KR20150040796A - Conflict resolution based on object behavioral determination and collaborative relative positioning - Google Patents

Conflict resolution based on object behavioral determination and collaborative relative positioning Download PDF

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데이비드 제이. 브루에머
벤자민 씨. 하딘
커티스 더블유. 닐센
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5디 로보틱스, 인크.
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Abstract

분산형 위치파악, 협력적 거동 결정, 및 확률론적 충돌 해결을 이용하여, 물체는 잠재적 충돌을 그 발생 전에 독립적으로 식별하고 해결할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 복수의 물체들 각각과 연관된 대화형 태그와 기타의 센서 자원은 물체들간에 상대적 위치 데이터와 상태 정보를 제공한다. 이 정보를 이용하여, 각각의 물체는, 근처 물체들의 위치와 행동을 포함한 그 환경의 공간적 인식을 구축하여, 필요할 때, 목표를 더 효과적으로 달성하기 위해 그 거동을 수정하고 잠재적 충돌을 해결한다.Using distributed localization, cooperative behavior determination, and probabilistic conflict resolution, an object can identify and resolve potential conflicts independently before they occur. In one embodiment of the present invention, interactive tags and other sensor resources associated with each of a plurality of objects provide relative position data and status information between objects. Using this information, each object builds its spatial perception of the environment, including the location and behavior of nearby objects, and corrects the behavior and resolves potential conflicts to achieve the goal more effectively when needed.

Description

물체 거동 결정 및 협력적 상대적 위치파악에 기초한 충돌 해결{CONFLICT RESOLUTION BASED ON OBJECT BEHAVIORAL DETERMINATION AND COLLABORATIVE RELATIVE POSITIONING}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a collision-

관련 출원Related application

본 출원은, 모두 본 명세서에서 완전히 개시된 것처럼 모든 목적을 위해 그 전체가 참조에 의해 포함되는, 2013년 4월 30일 출원된 미국 정식 출원 번호 제13/873,620호, 2012년 5월 1일 출원된 미국 가출원 번호 제61/641,201호, 2012년 5월 29일 출원된 미국 가출원 번호 제61/652,347호, 및 2013년 3월 5일 출원된 미국 가출원 번호 제61/773,063호와 관련되며 그 우선권 혜택을 주장한다.This application claims the benefit of U.S. Application Serial No. 13 / 873,620, filed April 30, 2013, filed May 1, 2012, which is hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes as if fully set forth herein. U.S. Provisional Application No. 61 / 641,201, filed May 29, 2012, and U.S. Provisional Application No. 61 / 652,347 filed on May 29, 2012, and U.S. Provisional Application Serial No. 61 / 773,063, filed March 5, 2013, I argue.

발명의 분야Field of invention

본 발명의 실시예는 일반적으로 물체의 상대적 위치의 결정에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 특히 초광대역 식별 태그를 이용한 확률론적 충돌 결정 및 해결에 관한 것이다.Embodiments of the present invention generally relate to the determination of the relative position of an object, and more particularly to probabilistic collision determination and resolution using ultra-wideband identification tags.

센서 융합(sensor fusion)은 상이한 소스들로부터의 센서 데이터(sensory data) 또는 센서 데이터로부터 유도된 데이터의 조합으로서, 그 결과로 생기는 정보는, 어떤 의미에서는, 이들 소스들이 개별적으로 이용될 때 가능하게 되는 것보다 더 양호하게 된다. 이에 비해, 데이터 융합은, 동일한 물체를 나타내는 복수의 데이터 또는 지식의, 일관되고 정확하며 유용한 표현으로의 통합 프로세스이다. 각 경우에, 전체 목적은, 더욱 정확하거나, 더욱 완전하거나, 더욱 의존가능한/신뢰성 있는 결과를 제공하는 것이다.Sensor fusion is a combination of sensor data from different sources or data derived from sensor data and the resulting information is in some sense possible when these sources are used separately The better. In contrast, data fusion is a process of integration into a consistent, accurate and useful representation of a plurality of data or knowledge representing the same object. In each case, the overall objective is to provide a more accurate, more complete, or more dependable / reliable result.

융합 프로세스를 위한 데이터 소스는 동일한 센서들로부터 나오는 것으로 명시되는 것은 아니다. 사실상, 동일한 목적에 관련된 상이한 데이터 소스들이 더욱 정확하고 더욱 신뢰성 있는 결과를 제공할 수 있다고 논쟁할 수 있다. "더 나은" 데이터를 제공하도록 하는 복수의 센서 데이터의 융합은 훌륭하지만, 더 나은 데이터 그 자체는 종종 충분하지 않다. 이것은 특히, 공간 또는 위치 데이터의 거동 이용(behavioral use)에 관해서는 사실이다.The data source for the fusion process is not specified as coming from the same sensors. In fact, it can be argued that different data sources related to the same purpose can provide more accurate and more reliable results. The convergence of multiple sensor data to provide "better" data is great, but better data itself is often not sufficient. This is especially true for behavioral use of space or location data.

누군가의 정확한 위치를 이해하는 것은 역사를 통한 오랜 탐구였었다. 정확한 맵과 결합된 위치 지식을 가짐으로써, 지점 A로부터 B에 도달하기까지의 많은 과제들이 해결될 것이라고 생각할 것이다. 그러나, GPS 시스템의 유비쿼터스 성질에도 불구하고, 사람들은 계속 길을 잃고, 교통 체증은 계속 발생하며, 충돌은 여전히 위협으로 남아 있다. 사실상, 이러한 시스템이 문제를 더욱 악화시켰다고 논쟁할 수도 있다. 종래 기술에서 부족한 점은, 사용자에게 거동 수정(behavioral modification)의 기초를 형성할 수 있는 공간적 정보 뿐만 아니라 관계형 정보를 제공하는 상이한 위치 결정 자원들의 융합이다. 특히, 복수의 위치파악 기술들(positioning techniques)을 적절히 결합함으로써 절대적 및 상대적 위치파악 모두의 이상적 혜택을 동시에 얻는 수단이 결핍되어 있다.Understanding the exact location of someone was a long-standing quest through history. By having an accurate map and associated positional knowledge, you will think that many tasks from point A to B will be solved. However, despite the ubiquitous nature of the GPS system, people continue to get lost, traffic jams continue to occur, and conflicts remain a threat. In fact, it may be argued that these systems have made the problem worse. What is lacking in the prior art is the convergence of different location resources that provide relational information as well as spatial information that can form the basis for behavioral modification to the user. In particular, there is a lack of means for simultaneously achieving the ideal benefits of both absolute and relative positioning by properly combining multiple positioning techniques.

GPS는 절대적 위치파악의 예이며, 경로 계획을 지원하고, 먼 거리에 걸쳐 위치파악에 대한 통신을 가능하게 하며, 사물이 세상의 어디에 존재하는지에 대한 지속적인 이해를 제공하는 혜택을 제공한다. 상대적 위치파악은, 확실하고, 더욱 정확하며, 외부 소스(즉, 위성)로의 접속을 요구하지 않는다는 혜택을 가진다. 종래의 교시는 양쪽 접근법의 혜택을 동시에 얻는 수단을 제공하지 않았다. 종래 기술의 이들 및 다른 결핍은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 의해 해결된다.GPS is an example of absolute location, providing the benefit of supporting path planning, communicating over long distances, and providing a constant understanding of where things are in the world. Relative location has the advantage that it is reliable, more accurate and does not require access to an external source (i.e., satellite). The conventional teachings did not provide a means for simultaneously obtaining the benefits of both approaches. These and other deficiencies of the prior art are addressed by one or more embodiments of the present invention.

본 발명의 추가의 이점들 및 신규한 특징들은 부분적으로는 이하의 설명에서 개시되고, 부분적으로는 이하의 명세서의 검토시에 당업자에게 명백하게 되거나, 본 발명의 실시에 의해 학습될 수 있다. 본 발명의 이점들은, 첨부된 청구항들에서 특별히 지적된 도구, 조합, 구성, 및 방법에 의해 실현 및 달성될 수 있다.Additional advantages and novel features of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will become apparent to those skilled in the art upon examination of the following specification or may be learned by practice of the invention. The advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities, combinations, configurations, and methods particularly pointed out in the appended claims.

한 그룹의 물체들 간의 분산형 위치파악, 협력적 거동 결정, 및 확률론적 충돌 해결을 위한 시스템 및 그 연관된 방법론이 이하에서 예로서 제시된다. 본 발명의 한 실시예에서, 대화형 태그들은, 각각의 태그에게 다른 근처 물체들에 관한 상대적 위치 데이터 및 상태 정보를 제공하는 복수의 물체들 및/또는 위치들 각각과 연관된다. 이 정보를 이용하여, 각각의 물체는, 근처 물체들의 위치와 행동을 포함한 그 환경의 공간적 인식을 구축(develop)하여, 필요할 때, 목표를 더 효과적으로 달성하기 위해 그의 거동을 수정하고 잠재적 충돌을 해결한다.A system and associated methodology for distributed location, cooperative behavior determination, and probabilistic conflict resolution among a group of objects is presented below as an example. In one embodiment of the invention, interactive tags are associated with each of a plurality of objects and / or locations, each tag providing relative position data and status information about other nearby objects. Using this information, each object develops a spatial perception of its environment, including the location and behavior of nearby objects, to modify its behavior and to resolve potential conflicts to achieve a goal more effectively when needed. do.

본 발명의 한 실시예는, 하나 이상의 근처 물체들의 존재를 식별한 후 이들 물체들을 포함하는 환경의 국지적 공간적 인식을 구축하는 단계를 포함하는 물체에 의한 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 방법을 포함한다. (관계형 맵과 유사한) 국지적 공간적 인식은, 하나 이상의 근처 물체들 각각의 상대적 범위, 방위 및 움직임을 포함한다. 이 방법은, 국지적 환경의 공간적 인식을 각각의 물체의 행동의 1차 코스(a primary course of action)와 상관시킨 다음 국지적 공간적 인식과 행동(들)의 1차 코스 사이에 하나 이상의 확률론적 충돌이 존재하는지를 결정함으로써 계속된다. 충돌이 존재할 때, 본 발명의 이 실시예는, 물체 또는 물체들의 거동을 수정하여 한 형태에서는 충돌을 해결 또는 제거함으로써 계속된다. 충돌은 미션 목표가 달성되는 것을 방해하는 확률론적 충돌이나 행동을 포함할 수 있다. 다른 충돌은, 특정 환경 내에 물체가 있어서는 안 된다는 것을 나타내는 비-상관된 물체의 식별을 포함할 수 있다. 유사하게, 충돌은, 하나 이상의 물체가 또 다른 물체의 소정 범위 내에 또는 알려진 위험의 소정 범위 내에 있다는 것을 나타낼 수 있다.One embodiment of the invention includes a method for determining behavior by an object and resolving conflicts comprising identifying the presence of one or more nearby objects and then constructing a local spatial awareness of the environment containing the objects. A local spatial perception (similar to a relational map) involves the relative extent, orientation and motion of each of one or more nearby objects. This method correlates the spatial perception of the local environment with the primary course of action of each object and then generates one or more probabilistic conflicts between the local spatial perception and the primary course of action (s) Lt; / RTI > When a collision is present, this embodiment of the present invention continues by modifying the behavior of the object or objects and resolving or eliminating the collision in one form. Conflicts may include probabilistic conflicts or actions that prevent mission objectives from being achieved. Other conflicts may include the identification of non-correlated objects, indicating that no objects should be in the particular environment. Similarly, a collision may indicate that one or more objects are within a predetermined range of another object or within a predetermined range of known hazards.

본 발명의 또 다른 실시예는, 검출 모듈, 공간적 인식 엔진, 거동 엔진 및 보호된 움직임 모듈(guarded motion module)을 포함하는 물체에 의한 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 시스템을 포함한다. 검출 모듈은 하나 이상의 근처 물체의 존재를 검출하도록 동작가능한 반면, 공간적 인식 엔진은 복수의 근처 물체의 공간적 표현을 생성한다. 본 발명의 한 형태에서, 공간적 표현은 물체 중심적이고 하나 이상의 근처 물체들 각각에 관한 상대적 위치 및 병진 정보(relative positional and translational information)를 제공한다. 보호된 움직임 모듈은 공간적 인식 엔진에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 확률론적 충돌을 식별하도록 동작가능하다. 마지막으로 거동 엔진은 보호된 움직임 모듈과 통신하고, 필요할 때, 하나 이상의 확률론적 충돌의 식별에 응답하여 물체 거동을 수정하도록 동작가능하다.Yet another embodiment of the present invention includes a system for determining behavior by an object including a detection module, a spatial recognition engine, a motion engine, and a guarded motion module and for conflict resolution. The detection module is operable to detect the presence of one or more nearby objects, while the spatial recognition engine generates a spatial representation of a plurality of nearby objects. In one aspect of the invention, the spatial representation is object centric and provides relative positional and translational information for each of one or more nearby objects. The protected motion module is communicatively coupled to the spatial cognitive engine and is operable to identify one or more probabilistic collisions. Finally, the behavior engine is operable to communicate with the protected motion module and, when necessary, modify the behavior of the object in response to the identification of one or more probabilistic collisions.

본 발명의 또 다른 양태는, 하나 이상의 근처 물체들의 존재를 식별한 후 하나 이상의 근처 물체들 각각의 관계형 위치를 결정함으로써 시작하는 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 방법을 포함한다. 이러한 관계형 위치를 구축하는 수단은, 한 실시예에 따르면, 알려진 위치에 놓인 위치파악 또는 검출 모듈 등의 감지 인프라스트럭쳐의 존재에 의존한다.Another aspect of the invention includes a method for behavior determination and conflict resolution that begins by identifying the presence of one or more nearby objects and then determining the relational location of each of one or more nearby objects. The means for establishing such a relational location depends, in one embodiment, on the presence of a sensing infrastructure, such as a location or detection module, located at a known location.

인프라스트럭쳐가 존재하는 실시예에서, 위치파악 또는 검출 모듈은 환경 내에 임베딩되고 각각은 예를 들어 GPS 위치 또는 맵 좌표에 기초하여 그들 자신의 공간적 위치를 알도록 프로그램된다. 다른 근처 물체는 그들의 정확한 지리공간적 위치(geospatial location)를 알지 못할 수도 있다. 그러나, 그들 자신의 위치를 아는 충분한 위치 모듈이나 물체들이 있는 한, 이들은 위치 모듈들의 알려진 위치를 참조함으로써 다른 근처 물체의 절대적 위치를 계산하는데 이용될 수 있다.In an embodiment where an infrastructure is present, the location or detection module is embedded within the environment and each is programmed to know their spatial location, e.g., based on GPS location or map coordinates. Other nearby objects may not know their exact geospatial location. However, as long as there are enough position modules or objects to know their position, they can be used to calculate the absolute position of another nearby object by referring to the known position of the position modules.

알려진 위치의 각각의 물체(위치 모듈 또는 일단 하나 이상의 위치 모듈에 기초하여 그 위치를 결정한 근처 모듈)는 다른 근처 물체까지의 거리를 측정할 수 있다. 이들 물체들 중 일부는 이 거리 데이터를 공유하기 위해 비-가시선 전송(non-line-of-sight transmission)을 이용하는 데이터 통신 수단을 더 포함한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 이들 물체들은 그 다음에 각각의 물체의 고유 식별자와 위치 모듈들의 알려진 위치를 포함하는 거리 측정(distance measurements)을 다른 물체들에게 브로드캐스팅할 수 있다.Each object at a known location (a location module or a nearby module that once determined its location based on one or more location modules) can measure the distance to other nearby objects. Some of these objects further include data communication means utilizing non-line-of-sight transmission to share this distance data. According to one embodiment of the present invention, these objects can then broadcast distance measurements to other objects, including the unique identifier of each object and the known location of the location modules.

삼각측량(복수의 위치 모듈을 가정)을 이용하여, 각각의 물체는 그 후 자신 및 다른 근처 물체의 위치를 계산할 수 있다. 이렇게 함으로써, 각각의 물체는 그의 상대적 및 절대적 위치를 갖는다. 게다가, 각 물체는 중앙 프로세서에게 고유 식별 코드를 전달할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 각 식별 코드의 위치는 각 검출된 물체의 위치와 상관된다. 코드는 또한 인증된 코드의 목록과 비교된다. 검출된 물체의 위치가 인증된 식별 코드의 위치와 상관되지 않는 예에서, 본 발명은 보안 또는 안전 침해의 존재를 식별할 수 있다. 비인증된 물체의 활동이 모니터링되고 추적될 수 있으며 다른 물체들의 거동이 알려지지 않은 엔티티의 존재에 기초하여 수정될 수 있다.Using triangulation (assuming a plurality of position modules), each object can then calculate its own and other nearby objects' positions. By doing so, each object has its relative and absolute position. In addition, each object can pass a unique identification code to the central processor. In one embodiment of the present invention, the position of each identification code is correlated with the position of each detected object. The code is also compared to a list of authenticated codes. In instances where the location of the detected object is not correlated with the location of the authenticated identification code, the present invention may identify the presence of security or security violations. The activity of an unauthorized object can be monitored and tracked and the behavior of other objects can be modified based on the presence of an unknown entity.

본 개시에서 및 이하의 상세한 설명에서 설명된 특징들 및 이점들은 모두를 포함하는 것은 아니다. 도면, 명세서, 및 청구항에 비추어 많은 추가적인 특징 및 이점들이 관련 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 게다가, 본 명세서에서 사용된 용어는 주로 가독성과 교시적 목적을 위해 선택되었고 본 발명의 대상을 기술하거나 제한하기 위해 선택된 것은 아니며; 청구항에 대한 참조는 이러한 본 발명의 대상을 결정하는 데 필요하다는 점에 유의해야 한다.The features and advantages described in the present disclosure and in the following detailed description are not all inclusive. Many additional features and advantages will be apparent to those skilled in the art in light of the drawings, specification, and claims. Moreover, the terms used herein are primarily chosen for readability and teaching purposes and are not selected to describe or limit the subject matter of the present invention; It should be noted that reference to the claims is required to determine such an object of the present invention.

첨부된 도면과 연계하여 취해지는 하나 이상의 실시예의 이하의 설명을 참조함으로써 본 발명의 앞서 언급된 및 기타의 특징 및 목적들과 이들을 달성하는 방식이 더욱 명백해질 것이며, 본 발명 자체가 최상으로 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 협력적 공간적 위치파악(collaborative spatial positioning)을 위한 시스템의 고수준 블록도를 제시한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 협력적 공간적 위치파악이 구현될 수 있는 임시적인 도시 환경을 도시한다.
도 3은 협력적 공간적 위치파악 기술을 갖고 있는 복수의 물체들의 메시 네트워크 상호작용의 고수준 표현을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 위치 정보를 협력하는데 이용될 수 있는 방법론의 한 예를 도시하는 플로차트이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 위치 결정 및 협력적 거동 수정을 이용하는 복수의 협력 물체의 고수준 그래픽 표현이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 결정될 수 있는 도 5에 도시된 복수의 근처 물체들의 물체 중심적 관계형 표현이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 거동 수정의 한 실시예를 도시하는 도 5 및 도 6에 도시된 복수의 근처 물체들의 또 다른 물체 중심적 관계형 표현이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 분산형 위치파악 및 협력적 거동 결정(distributed positioning and collaborative behavioral determination)을 위한 시스템의 고수준 블록도이다.
도 9는 본 발명에 따른 분산형 위치파악, 협력적 거동 결정 및 확률론적 충돌 해결을 위한 한 방법 실시예에 대한 플로차트이다.
도면들은 오직 예시의 목적으로 본 발명의 실시예들을 도시한다. 당업자라면 이하의 논의로부터 여기서 예시된 구조와 방법의 대안적 실시예들이 여기서 설명된 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 채용될 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다.
The foregoing and other features and objects of the present invention and the manner of achieving them will become more apparent by reference to the following description of one or more embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings, will be.
Figure 1 illustrates a high level block diagram of a system for collaborative spatial positioning according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 illustrates a temporal urban environment in which cooperative spatial localization according to an embodiment of the present invention may be implemented.
Figure 3 shows a high-level representation of the mesh network interaction of a plurality of objects having cooperative spatial localization techniques.
4 is a flow chart showing an example of a methodology that can be used to cooperate with location information according to the present invention.
Figure 5 is a high-level graphical representation of a plurality of cooperating objects using position location and cooperative behavior modification in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 6 is an object centric relational representation of a plurality of nearby objects shown in Figure 5 that may be determined in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 7 is another object centric representation of a plurality of nearby objects shown in Figures 5 and 6 illustrating one embodiment of behavior modification in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 8 is a high-level block diagram of a system for distributed positioning and collaborative behavioral determination in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flow chart of one method embodiment for distributed location, cooperative behavior determination and probabilistic conflict resolution in accordance with the present invention.
The drawings illustrate embodiments of the invention for purposes of illustration only. Those skilled in the art will readily appreciate from the following discussion that alternative embodiments of the structures and methods illustrated herein can be employed without departing from the principles of the invention described herein.

하나 이상의 위치 결정 자원으로부터 유도된 상이한 위치 데이터가 피어-투-피어 관계형 데이터와 융합되어 물체에게 그 환경의 협력적 위치 인식을 제공한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 물체는 하나 이상의 위치 자원으로부터 위치 결정 정보를 수집하여, 그 공간적 위치 뿐만 아니라 다른 근처 물체들에 관한 그 관계형 위치를 독립적으로 결정한다. 근처 엔티티들의 상대적 위치 및 움직임을 알면, 물체는 그 이후에 임의의 확률론적 충돌이 존재하는지를 결정한다. 즉, 현재의 물체가 그 현재의 행동 코스를 유지한다면, 그 행동 코스가 검출된 근처 물체들의 행동 코스와 충돌할 것인지를 결정한다. 충돌이 인식되면, 물체의 거동이 그 충돌을 해결(제거)하도록 수정될 수 있다.Different location data derived from one or more location resources are fused with peer-to-peer relational data to provide the object with cooperative location awareness of the environment. According to one embodiment of the present invention, an object collects positioning information from one or more location resources and independently determines its spatial position as well as its relational location with respect to other nearby objects. Knowing the relative position and motion of nearby entities, the object then determines if there is any probabilistic collision. That is, if the current object maintains its current course of action, it determines if the course of action will conflict with the course of action of the detected nearby objects. Once the collision is recognized, the behavior of the object can be modified to resolve (remove) the collision.

물체 거동 결정 및 협력적 상대적 위치파악에 기초한 충돌 해결을 위한 시스템 및 연관된 방법의 이들 및 다른 응용이 가능하고 본 발명의 하나 이상의 실시예에 의해 고려된다. These and other applications of systems and associated methods for conflict resolution based on object behavior determination and collaborative relative positioning are possible and are contemplated by one or more embodiments of the present invention.

이하에서 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명된다. 본 발명이 소정의 특정성을 갖고 설명되고 예시되지만, 본 개시는 예로서만 이루어진 것이고 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 부분들의 조합과 배열에서의 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described and illustrated with certain specificity, it is to be understood that this disclosure is by way of example only and that various changes in the combinations and arrangements of parts may be effected by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention .

첨부된 도면을 참조한 이하의 설명은 청구항들과 그 균등물에 의해 정의된 본 발명의 예시적인 실시예의 포괄적 이해를 돕기 위해 제공된다. 설명은 그 이해를 돕기 위해 다양한 특정 상세사항을 포함하지만 이들은 단지 예시로서 간주되어야 한다. 따라서, 당업자라면 여기서 설명된 실시예들의 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 범위와 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 공지된 기능 및 구성의 설명은 명료성과 간결성을 위해 생략된다.The following description with reference to the accompanying drawings is provided to assist in a comprehensive understanding of exemplary embodiments of the invention, which are defined by the claims and their equivalents. The description includes various specific details to facilitate understanding thereof, but they should be regarded as illustrative only. Accordingly, those skilled in the art will recognize that various changes and modifications of the embodiments described herein may be made without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, well-known functions and constructions are omitted for clarity and brevity.

이하의 설명과 청구항들에서 사용된 용어와 단어들은 서지적 의미로 제한되지 않고, 발명자에 의해 본 발명의 명확하고 일관적인 이해를 가능케 하기 위해서만 사용된다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시예의 이하의 설명은 예시를 위해 제공되는 것일 뿐이고, 첨부된 청구항들과 그 균등물에 의해 정의된 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니라는 것이 당업자에게 명백해야 한다.The terms and words used in the following description and the claims are not limited to the bibliometric meanings and are used only by the inventor to enable a clear and consistent understanding of the invention. It is therefore to be understood by one of ordinary skill in the art that the following description of exemplary embodiments of the invention is provided for the purpose of illustration only and is not intended to limit the scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.

여기서 사용될 때, "하나의 실시예" 또는 "실시예"라는 언급은, 그 실시예와 관련하여 기술되는 특정한 요소, 피쳐, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 곳에서의 문구 "한 실시예에서"의 등장은 반드시 모두가 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.Reference throughout this specification to "one embodiment" or "an embodiment " means that a particular element, feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment. The appearances of the phrase "in one embodiment" in various places in the specification are not necessarily all referring to the same embodiment.

용어 "실질적으로"는, 기재된 특성, 파라미터, 또는 값이 정확하게 달성될 필요는 없지만, 예를 들어, 공차, 측정 에러, 측정 정확도 한계, 및 당업자에게 알려진 기타의 요인들을 포함한 편차 또는 변동량이, 그 특성이 제공하고자 하는 효과를 불가능하게 하지 않는 양으로 발생할 수 있다는 것을 의미한다.The term "substantially" means that a deviation or variation, including, but not limited to, tolerances, measurement errors, measurement accuracy limits, and other factors known to those skilled in the art, It can occur in an amount that does not disable the effect that the property is intended to provide.

유사한 참조 번호는 전체를 통해 유사한 요소를 가리킨다. 도면들에서, 소정의 라인, 층, 컴포넌트, 요소나 피쳐의 크기는 명료성을 위해 과장될 수도 있다.Like reference numerals refer to like elements throughout. In the drawings, the size of any given line, layer, component, element, or feature may be exaggerated for clarity.

본 명세서에서 사용되는 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 목적일 뿐이며, 본 발명을 제한하고자 함이 아니다. 본 명세서에서 사용될 때, 단수 형태, "한(a)", "하나의(an)", "그(the)"는, 문맥상 명확하게 달리 표시하지 않는 한, 복수 형태도 역시 포함하는 것을 의도한다. 따라서, 예를 들어, "컴포넌트 표면(a component surface)"이라는 말은 이러한 표면들 중 하나 이상을 지칭하는 것을 포함한다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" are intended to also include the plural forms, unless the context clearly dictates otherwise. do. Thus, for example, the phrase "a component surface" includes referring to one or more of these surfaces.

여기서 사용될 때, 용어 "구성되다(comprises)", "구성되는", "포함하다", "포함하는", "갖다", "갖는" 또는 기타 임의의 그 변형은 비배타적 포함을 포괄하는 것을 의도한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 이들 요소들로만 제한되는 것이 아니라 이러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 고유하거나 명시적으로 열거되지 않은 다른 요소들을 포함할 수도 있다. 또한, 명시적으로 상반되게 언급하지 않는 한, "또는(or)"이란 포함적 논리합(inclusive or)을 말하고 배타적 논리합(exclusive or)을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 임의의 하나를 만족한다: A가 참(또는 존재)이고 B가 거짓(또는 존재하지 않음), A가 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재), 및 A와 B가 참(또는 존재).The terms "comprises," "comprising," "including," "including," "having," "having," or any other variation thereof, are intended to cover a non- do. For example, a process, method, article, or apparatus that comprises a list of elements is not necessarily limited to these elements, but may include other elements not specifically or explicitly listed in such process, method, article, or apparatus It is possible. Also, unless explicitly stated to the contrary, "or" refers to inclusive or and not exclusive or. For example, condition A or B satisfies any one of the following: A is true (or exists), B is false (or nonexistent), A is false (or nonexistent) Or present), and A and B are true (or present).

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 (기술적 및 과학적 용어를 포함한) 모든 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 통상 이해하는 바와 동일한 의미를 가진다. 흔히 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은, 관련 기술 및 본 명세서의 정황에서의 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명시적으로 특별히 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적 의미로 해석되어서는 안 된다는 점을 추가로 이해할 것이다. 공지된 기능 또는 구성은 간결성 및/또는 명료성을 위해 상세히 설명되지 않을 수 있다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the related art and their meanings in the context of the present specification and are not intended to be ideal or overly formal But should not be construed as meaning. Well-known functions or constructions may not be described in detail for brevity and / or clarity.

요소가 다른 요소 "위에", 그에 "부착되어", 그에 "접속되어", 그에 "연결되어", 그에 "접촉하여", 그에 "탑재되어" 있다 등이라고 할 때, 이 요소는 직접적으로 그 다른 요소에 위에, 그에 부착되어, 그에 접속되어, 그에 연결되어, 또는 그에 접촉하거나, 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것도 이해할 것이다. 대조적으로, 한 요소가 또 다른 요소에, 예를 들어, "직접적으로 위에", "직접적으로 부착"되어, "직접적으로 접속"되어, "직접적으로 연결"되거나 "직접적으로 접촉"되어 있다고 언급될 때, 아무런 중간 요소도 존재하지 않는다. 또 다른 피쳐에 "인접하여" 배치되는 구조물이나 피쳐에 대한 언급은, 인접한 피쳐와 중첩하거나 그 아래에 놓이는 부분을 가질 수도 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.Element is referred to as being "on", "attached to", "connected to", "connected to", "in contact with", "mounted on", or the like, It will be understood that an element may be attached to, over, attached to, connected to, connected to, or in contact with an element, or an intermediate element may be present. In contrast, it is noted that one element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" or "directly in contact" with another element, for example, "directly on" , There is no intermediate element. Those skilled in the art will understand that references to structures or features that are "adjacent" to another feature may have portions that overlap or lie beneath adjacent features.

"아래의(under)", "아래쪽의(below)", "하부의", "높은", "상부의" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들이, 도면에 나타낸 바와 같이 한 요소 또는 피쳐의 또 다른 요소(들) 또는 피쳐(들)에 대한 관계를 설명하기 위해 설명의 편의상 본 명세서에서 사용될 수 있다. 이들 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에도 사용 중이거나 동작 중인 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된 것임을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면 내의 장치가 뒤집히면, 다른 요소 또는 피쳐 "아래의" 또는 "밑의"로서 설명된 요소는 그 다른 요소 또는 피쳐의 "위로" 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래의"는 "위의" 및 "아래의" 배향 양쪽 모두를 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수도 있고(90도 회전되거나 기타의 배향) 여기서 사용된 공간적으로 상대적인 기술자(descriptor)는 그에 따라 해석될 수 있다. 유사하게, 용어 "위쪽으로", "아래쪽으로", "수직의", "수평의" 등은 명시적으로 달리 표시하지 않는 한 단지 설명의 목적을 위해 본 명세서에서 사용된다.Spatially relative terms such as "under", "below", "under", "high", "above", etc. refer to one element or another element (S) or feature (s) described herein for convenience of explanation. It will be appreciated that these spatially relative terms are intended to encompass different orientations of the device being used or operating, in addition to the orientation shown in the figures. For example, if an apparatus in the drawing is inverted, other elements or elements described as "under" or "under" a feature will be "up" oriented to that other element or feature. Thus, the exemplary term "below" may include both "above" and "below" orientation. The device may be oriented differently (rotated 90 degrees or other orientation) and the spatially relative descriptor used herein may be interpreted accordingly. Similarly, the terms "upward "," downward ", "vertical "," horizontal ", and the like are used herein for illustrative purposes only unless expressly stated otherwise.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 협력적 위치 결정 접근법은, 예를 들어, GPS(Global Positioning System), 레이저-기반의 위치결정(laser-based localization), 향상된 추측 항법(enhanced dead reckoning), 및 국지 영역 상대적 방향과 거리를 제공하는 능동 태그(범위결정) 추적 기술로부터 얻어진 위치 데이터의 양호하게-구조화된 균형을 포함한, 정확하고 신뢰성있는 위치파악을 제공한다. 전술된 본 발명의 한 구현에서, GPS는 장거리 위치파악을 제공하고 상대적 위치파악을 전역 기준 프레임과 연계하는 반면, 레이저 위치결정은 레이저 맵핑 전략을 이용한 일관적 국지 지형 이해를 허용한다. 향상된 추측 항법은 짧은 구간에 걸쳐 로봇의 미세한 움직임을 추적함으로써 슬립피지(slippage)를 취급하고 위험 감지를 향상시키며, 태그 추적 능력은 (+/- 6인치 미만의) 에러에 대한 한계가 설정될 수 있게 보장하고 반응성 비-가시선 위치 능력을 허용한다. 상기 예는 위치 데이터를 얻는 4개 수단을 설명하지만, 당업자라면, 다른 위치 결정 자원이 본 발명에 동등하게 적용가능하고 그 응용 및 구현에서 실제로 고려된다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 비전 검출 시스템(vision detection systems) 등에서와 같이, LIDaR(LIght Detection and Ranging 또는 Laser Imaging Detection and Ranging)가 채용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cooperative positioning approach may include, for example, Global Positioning System (GPS), laser-based localization, enhanced dead reckoning, Provides accurate and reliable localization, including a well-structured balance of location data obtained from active tag (ranging) tracking technology that provides local area relative direction and distance. In one implementation of the invention described above, GPS provides long-range positioning and associates relative positioning with global reference frames, while laser positioning allows a consistent local terrain understanding using a laser mapping strategy. Improved speculative navigation treats slippage by tracking the fine movement of the robot over short intervals, improves risk detection, and tag tracking capabilities can set limits for errors (less than +/- 6 inches) And allows reactive non-line-of-sight capability. While the above example describes four means of obtaining location data, one of ordinary skill in the art will recognize that other location resources are equally applicable to the present invention and are, in fact, contemplated in that application and implementation. For example, LIDaR (LIght Detection and Ranging or Laser Imaging Detection and Ranging) may be employed, such as in vision detection systems.

본 발명의 접근법에 대한 핵심 이점은 본 발명의 접근법은 각각의 능력이 서로 상보적이라는 의미에서 가외성(redundancy)을 제공한다는 것이다. 본 기술의 가장 시급한 응용들 중 하나는, GPS가 물체들 사이의 잠재적 충돌을 해결하기 위해 이용가능하지 않거나 부정확한 영역에서 GPS를 확장 및 향상시키는 것이다.A key advantage to the approach of the present invention is that the approach of the present invention provides redundancy in the sense that each capability is complementary to each other. One of the most urgent applications of the technology is to extend and enhance the GPS in areas where GPS is not available or inaccurate to resolve potential conflicts between objects.

종래의 기술에 따르면, 위치파악 솔루션으로서 GPS가 이용될 수 있지만, GPS에는, 근접 이동(close quarters movement), 다중-차량 조율, 또는 정확한 마킹 및 조작의 필요성 등의, 다양한 중요한 능력을 조율하는 주 수단으로서 이용될 수 없는 충분한 에러가 존재한다. 차동 GPS(differential GPS) 솔루션을 이용하더라도, 시스템은 나무 덮개(tree cover) 아래, 벙커 내, 동굴, 건물 및 기타의 많은 상황에서 대체로 강건하지도 신뢰성이 있지도 않다. GPS의 한계를 더 잘 이해하기 위해, 다음 사항을 고려한다.According to the prior art, although GPS can be used as a localization solution, the GPS may also be equipped with a key that coordinates various important capabilities such as close quarters movement, multi-vehicle tuning, or the need for accurate marking and manipulation. There is a sufficient error that can not be used as a means. Even with a differential GPS (differential GPS) solution, the system is generally not robust or reliable in many situations, such as under a tree cover, in a bunker, in a cave, in a building, and the like. To better understand the limitations of GPS, consider the following:

GPS는 사용자가 합당한 정확도로 지구 상의 장소를 정확히 찾아내는 것을 허용하는 위치 항법 시스템(locational and navigational system)이다. 현재의 GPS 시스템은 정확하게 정의된 궤도로 지구를 선회하는 24개의 전용 위성들 중 일부에 의해 전송된 신호를 이용한다. 기준점으로서 위성을 이용하여, GPS 수신기들은 그들의 위치를 상이한 위성들로부터의 신호의 도달 시간차에 기초하여 계산한다. GPS가 초기에는 미 육군이 미사일을 타겟에 유도하기 위해 개발되었지만, 이제는 통상적으로 항공 관제 시스템, 선박, 트럭 및 자동차, 기계화 농업, 수색 및 구조, 환경 변화 추적 등에 이용된다.GPS is a locational and navigational system that allows users to pinpoint locations on the earth with reasonable accuracy. Current GPS systems use signals transmitted by some of the 24 dedicated satellites orbiting the earth in precisely defined orbits. Using satellites as reference points, GPS receivers calculate their position based on the arrival time difference of the signals from different satellites. GPS was originally developed by the US Army to guide missiles to targets, but is now commonly used for air traffic control systems, ships, trucks and cars, mechanized agriculture, search and rescue, and environmental change tracking.

앞서 언급된 바와 같이, GPS는 4개 이상의 GPS 위성들로의 가로막는 것이 없는 가시선(line of sight)이 존재하는 지구 상의 또는 그 근방의 임의의 장소에서 모든 기상에서의 위치와 시간 정보를 제공하는 공간-기반 위성 항법 시스템(space-based satellite navigation system)이다. (일부 경우에 위치 결정은 3개의 위성으로 이루어질 수 있다.) GPS 프로그램은, 전세계, 군사, 민간 및 상업 사용자에게 중요한 기능을 제공하고 글로벌 항공 교통 시스템을 현대화하기 위한 백본(backbone)이지만 한계가 없는 것은 아니다.As mentioned above, the GPS is a space that provides position and time information in all weather conditions on or near the earth where there are no obstacles to the four or more GPS satellites. Based satellite navigation system. (In some cases, the positioning can be made up of three satellites.) The GPS program is a backbone for modernizing global air traffic systems, providing important functions for the world, military, civilian and commercial users, It is not.

지구 상에서의 위치를 결정하기 위해, GPS 수신기는 지구 위에 높이 있는 GPS 위성들에 의해 전송된 신호를 정확히 시간측정(timing)함으로써 그 위치를 계산한다. 각 위성은 메시지를 끊임없이 전송하고 메시지는 그 메시지가 전송된 시간과 메시지 전송시의 위성 위치를 포함한다.In order to determine the position on the earth, the GPS receiver calculates its position by accurately timing the signal transmitted by the GPS satellites above the earth. Each satellite transmits a message constantly, and the message includes the time at which the message was transmitted and the satellite position at the time of message transmission.

수신기는 자신이 수신하는 메시지를 이용해 각 메시지의 전송 시간을 결정하고 각 위성까지의 거리 또는 범위를 계산한다. 이들 거리는, 위성의 위치와 함께, 수신기의 위치를 계산하는데 이용된다. 위성의 위치 및 범위는, 위성에 중심을 두고 반경이 범위와 동등한 구면체(sphere)를 정의한다. 수신기의 위치는 이 구면체의 표면 상의 어딘가에 있다. 따라서, 4개 위성에 의해, GPS 수신기의 표시된 위치는 4개 구면체의 표면들의 교차부에 또는 그 부근에 있다. 에러가 없는 이상적인 경우, GPS 수신기는 4개의 표면들의 정확한 교차부에 있을 것이다.The receiver uses the message it receives to determine the transmission time of each message and calculates the distance or range to each satellite. These distances, together with the position of the satellite, are used to calculate the position of the receiver. The location and extent of the satellite defines a sphere centered on the satellite and equal in radius to the range. The position of the receiver is somewhere on the surface of this sphere. Thus, by the four satellites, the indicated position of the GPS receiver is at or near the intersection of the surfaces of the four spheres. In the ideal case without errors, the GPS receiver will be at the exact intersection of the four surfaces.

가장 중요한 에러 소스들 중 하나는 GPS 수신기의 클록이다. 광속 c의 매우 큰 값 때문에, GPS 수신기로부터 위성들까지의 추정된 거리들은 GPS 수신기의 클록에서의 에러에 매우 민감하다; 예를 들어, 1 마이크로초(0.000001초)의 에러는 300 미터(980 ft)의 에러에 대응한다. 이것은, GPS 수신기가 작동하기 위해 지극히 정확하고 값비싼 클록이 요구된다는 것을 암시한다; 그러나, 제조사들은 대량 판매 시장을 위해 저가의 GPS 수신기를 제작하기를 선호한다. 이 딜레마는 4개의 범위가 있다는 사실을 이용함으로써 해결된다.One of the most important error sources is the clock of the GPS receiver. Because of the very large value of the speed of light c, the estimated distances from the GPS receiver to the satellites are very sensitive to errors in the clock of the GPS receiver; For example, an error of 1 microsecond (0.000001 second) corresponds to an error of 300 meters (980 feet). This implies that a very accurate and costly clock is required for the GPS receiver to operate; However, manufacturers prefer to build low-cost GPS receivers for the mass market. This dilemma is solved by exploiting the fact that there are four ranges.

3개의 구면체의 표면들이 교차할 가능성이 있는데, 그 이유는 처음 2개의 구면체의 교차부의 원은 보통 상당히 크므로, 세 번째 구면체 표면은 이 큰 원을 교차할 가능성이 있기 때문이다. 클록이 틀리다면, 네 번째 위성에 대응하는 구면체의 표면이 초기에 처음 3개 구면체의 교차부의 2개 지점들 중 어느 하나를 교차할 가능성은 매우 낮은데, 그 이유는 임의의 클록 에러가 한 지점을 교차하는 것을 놓치게 할 수 있기 때문이다. 반면, 4개 모두의 구면체 표면이 완전한 교차부로부터 작은 편차로 적어도 대략 교차하도록 하는 솔루션이 발견된다면, 수신기 위치의 정확한 추정이 구해지고 클록이 꽤 정확할 가능성이 크다.It is possible that the surfaces of the three spheres intersect because the intersection of the first two spheres is usually quite large, and the third spherical surface may intersect this large circle. If the clocks are wrong, the probability that the surface of the corresponding sphere corresponding to the fourth satellite will initially cross one of the two points at the intersection of the first three spheres is very low because any clock error This is because you can miss crossing. On the other hand, if a solution is found that allows all four of the spherical surfaces to intersect at least approximately a small deviation from the complete intersection, then an accurate estimate of the receiver position is obtained and the clock is likely to be quite accurate.

현재의 GPS 시스템은 3개의 세그먼트로 구성된다; 공간 세그먼트, 제어 세그먼트 및 사용자 세그먼트. 공간 세그먼트(SS)는, 상상할 수 있는 바와 같이, 궤도 GPS 위성들로 구성된다. 궤도들은 지구에 중심을 두고 있고, 지구와 함께 회전하지 않지만, 먼 별에 관하여 고정되어 있다. 궤도들은, 적어도 6개의 위성이 지구 표면 상의 거의 모든 장소로부터 항상 가시선 내에 있도록 배열된다. 이러한 목표의 결과는, 4개의 위성이 각 궤도 내에서 균등하게 이격(90도)되지 않는다는 것이다. 일반적으로, 각 궤도 내의 위성들 사이의 각도 차이는, 30, 105, 120, 및 105도 떨어져 있고, 물론 그 합은 360도이다.The current GPS system consists of three segments; Spatial Segments, Control Segments, and User Segments. The spatial segment SS is composed of orbital GPS satellites, as can be imagined. The orbits are centered on the earth and do not rotate with the earth, but are fixed with respect to distant stars. The orbits are arranged so that at least six satellites are always in the line of sight from almost every location on the earth's surface. The result of this goal is that the four satellites are not equally spaced (90 degrees) within each orbit. Generally, the angular difference between satellites in each orbit is 30, 105, 120, and 105 degrees apart, of course, the sum is 360 degrees.

제어 세그먼트는, 마스타 제어국(MCS; master control station), 대체 마스타 제어국, 4개의 전용 지표 안테나, 및 6개의 전용 감시국으로 구성된다. 위성의 비행 경로는 전용 감시국에 의해 추적된다. 그 다음, 위성들을 책임지는 기관은 각각의 GPS 위성과 정기적으로 접촉하여 전용 또는 공유 지표 안테나를 이용하여 네비게이션 업데이트(navigational update)를 한다. 이러한 업데이트는 위성의 온보드 원자 시계를 서로 몇 나노초 이내로 동기화하고, 각 위성의 내부 궤도 모델의 위치추산력(ephemeris)을 조정한다.The control segment consists of a master control station (MCS), an alternate master control station, four dedicated indicator antennas, and six dedicated monitoring stations. The satellite's flight path is tracked by a dedicated monitoring station. The agency responsible for satellites then periodically contacts each of the GPS satellites and performs a navigational update using a dedicated or shared landmark antenna. These updates synchronize the onboard atomic clocks of the satellites within a few nanoseconds of each other and adjust the ephemeris of the internal orbital model of each satellite.

사용자 세그먼트는, 보안 GPS 정밀 위치파악 서비스의 수십만의 미국 및 동맹군 사용자들, 표준 위치파악 서비스의 수천만의 민간, 상업 및 과학 사용자들로 구성된다. 일반적으로, GPS 수신기는, 위성에 의해 전송된 주파수에 동조되는 안테나, 수신기 프로세서, 및 고안정 클록(종종 크리스탈 발진기)으로 구성된다. 이들은 또한 사용자에게 위치 및 속도 정보를 제공하기 위한 디스플레이를 포함할 수 있다. 각각의 세그먼트는 방정식에 에러를 도입하고, GPS는 물체의 일반적 위치에 관한 신뢰성있는 정보를 제공하지만, 정확한 정보를 제공하지 못한다. 게다가, GPS는 적어도 4개의 위성들 각각에 대한 가로막는 것이 없는 가시선을 요구한다는 점에서 근본적으로 제한된다.The user segment consists of hundreds of thousands of US and allied users of secure GPS precision location services, tens of millions of private, commercial and scientific users of standard location services. Generally, a GPS receiver is comprised of an antenna tuned to the frequency transmitted by the satellite, a receiver processor, and a high-stability clock (often a crystal oscillator). They may also include a display for providing location and speed information to the user. Each segment introduces errors into the equation, and GPS provides reliable information about the general location of the object, but does not provide accurate information. In addition, GPS is fundamentally limited in that it requires visible lines for each of at least four satellites.

GPS의 몇 가지 제약을 해결하기 위해, 범위 정보(range information)(즉, 비디오, 레이더, 소나(sonar) 또는 레이저 데이터)에 기초한 위치결정은, 특히, 도시 상황 또는 가시적 피쳐들을 갖는 야외 지역에서 위치 향상을 제공할 수 있다고 판정되었다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, GPS 기술은 동시 위치결정 및 맵핑과 심리스(seamlessly) 통합되어 향상된 네비게이션, 검색 및 검출을 제공한다. 명백히, 레이저 또는 기타의 범위 파악 장치(range finding apparatus)에 의해 볼 수 있는 지속적 피쳐들은 주변 환경에 관해 매우 강건한 데이터를 제공할 수 있다. 지속적 물체의 알려진 위치들이 존재하는 상황에서, 레이저(또는 기타의 범위 파악기)는 위치 인식에서의 편차를 좁히기 위해 GPS 데이터와 통합될 수 있다. 예를 들어, GPS 신호가 수 미터 내에서 위치를 제공하고 그 위치에 기초하여 장치가 알려진 위치의 2개 이상의 유력한 물체를 식별할 수 있어야 한다면, 범위 정보는 GPS 위치의 정확도를 개선하는데 이용될 수 있다. 그러나, 이 기술은 분명한 제한을 가지며, 특히 시스템이 위치결정을 재차 행하기 위한 지속적 방해물이 없다면, 레이저 또는 범위 기술은 일반적으로 지속적 물체에 대한 가로막는 것이 없는 가시선을 요구할 뿐만 아니라 식별된 물체가 알려진 위치일 것을 요구한다.Positioning based on range information (i. E., Video, radar, sonar or laser data), in order to address some of the constraints of GPS, Lt; / RTI > According to one embodiment of the present invention, GPS technology is seamlessly integrated with simultaneous positioning and mapping to provide improved navigation, search and detection. Obviously, the persistent features seen by the laser or other range finding apparatus can provide very robust data about the environment. In situations where there are known locations of persistent objects, lasers (or other range gauges) may be integrated with GPS data to narrow the deviations in location awareness. For example, if a GPS signal provides a location within a few meters and based on that location the device should be able to identify two or more potentially objects at a known location, the range information can be used to improve the accuracy of the GPS location have. However, this technique has obvious limitations, and in particular if the system does not have a persistent obstacle to repositioning, the laser or range technique will generally require a line of sight that will not interfere with the persistent object, .

본 발명에 의해 고려되는 또 다른 타입의 위치 센서는 관성 센서(inertial sensor)이다. 무선 비컨 및 GPS와 함께, 관성 센서는 항공기의 대부분의 네비게이션 시스템에 대한 기초를 형성한다. 관성 시스템은 운동의 인지; 즉, 가속도 및 알려진 위치로부터의 변위의 측정에 기초하여 동작한다. 물체가 그 시작 위치를 안다면, 선형 가속도 및 각 가속도 양쪽 모두를 제공하는 데이터와 운동 법칙을 이용하여, 그 알려진 위치로부터의 물체의 변위가 결정될 수 있다. 기계적 및 광학적 자이로스코프는 운동량 보존의 법칙의 적용을 통해 선형 운동 및 각 운동을 측정하는데 이용될 수 있다. GPS 또는 범위 위치결정(GPS or range localization)과는 달리, 관성 네비게이션 시스템들은 자립적(self-contained)이다. 즉, 이들은 물체 위치를 결정하기 위해 임의의 다른 정보 소스에 의존하지 않는다. 예를 들어, 관성 네비게이션 시스템을 장착한 장치가 그 현재 위치로부터 원점으로부터 측정된 또 다른 위치로 진행할 것을 지시받는다면, 그 장치는 그 위치에 도달했다는 것을 알 수 있을 뿐만 아니라, 움직임 동안의 임의의 시점에서 원점에 관한 자신의 위치를 알 수 있을 것이다. 장치가 노지(open field)에 있든 건물 지하실에 있든 동굴 속이든 관계없을 것이다. 그러나, 관성 네비게이션 시스템은 시스템에 입력된 초기 데이터(그 초기 위치)와 시간 흐름에 따른 장비 내의 임의의 세차운동(precession)만큼만 양호하다. 모든 관성 네비게이션 시스템은 통합 드리프트(integration drift)를 겪고 있다: 가속도 및 각속도의 측정에서의 작은 에러가 속도에서의 점진적으로 더 큰 에러로 통합되고, 이것은 위치에서의 훨씬 더 큰 에러로 혼합된다. 새로운 위치는 이전의 계산된 위치와 측정된 가속도 및 각속도로부터 계산되므로, 이들 에러들은 초기 위치가 입력되었던 이후의 시간에 거의 비례해서 누적된다. 따라서, 위치는 어떤 다른 타입의 네비게이션 시스템으로부터의 입력에 의해 주기적으로 보정되어야 한다. 물체의 위치의 정확도는 초기 데이터의 정확도와 물체의 실제 위치가 업데이트되었던 지점에 기초하여 달라진다.Another type of position sensor considered by the present invention is an inertial sensor. Along with wireless beacons and GPS, inertial sensors form the basis for most navigation systems on airplanes. The inertial system is the perception of motion; That is, based on the acceleration and the measurement of the displacement from a known position. If an object knows its starting position, the displacement of the object from its known position can be determined using data and motion laws that provide both linear acceleration and angular acceleration. Mechanical and optical gyroscopes can be used to measure linear and angular movements through the application of the law of conservation of momentum. Unlike GPS or range localization, inertial navigation systems are self-contained. That is, they do not rely on any other information source to determine the object location. For example, if a device equipped with an inertial navigation system is instructed to proceed from its current position to another position measured from the origin, then not only can the device know that it has reached its position, At this point, you will know your position on the origin. Whether the device is in the open field, in a building basement or in a cave. However, the inertial navigation system is only as good as the initial data (initial position) input to the system and any precession in the equipment over time. All inertial navigation systems suffer from integration drift: small errors in the measurement of acceleration and angular velocity are merged into progressively larger errors in velocity, which are mixed with much larger errors in position. Since the new position is calculated from the previous calculated position and the measured acceleration and angular velocity, these errors accumulate almost proportionally to the time since the initial position was entered. Thus, the position must be periodically corrected by input from any other type of navigation system. The accuracy of the position of the object depends on the accuracy of the initial data and the point at which the actual position of the object has been updated.

위치를 결정하기 위한 관련된 수단, 및 본 발명에 의해 고려되는 수단은 추측 항법 또는 경로 통합이다. 네비게이션에서, 경로 통합은, 이전에 결정된 위치 또는 위치결정(fix)을 이용함으로써 현재 위치를 계산하거나, 또는 경과된 시간 및 코스에 관해 알려지거나 추정된 속도에 기초하여 그 위치를 전진(advance)시키는 프로세스이다. 동물들과 인간은 본능적으로 경로 통합을 행한다. 예를 들어, 당신이 책상에서 일어서 복도를 내려가 커피 룸(coffee room)에 갈 때, 당신은 이동 거리, 방향전환(turns), 및 멈춤(stops)을 기록한다. 만일 당신이 눈을 감고 동일한 이동을 하려고 한다면, 정확도가 확실히 떨어지지만, 대부분의 개인들은 그들의 경로를 재생성하고 및/또는 그들의 위치를 이해할 수 있을 것이다.Relevant means for determining the location, and means contemplated by the present invention are probabilistic navigation or path consolidation. In navigation, path integration may be performed by computing the current position by using a previously determined position or fix, or by advancing its position based on the elapsed time and the known or estimated velocity with respect to the course Process. Animals and humans instinctively perform pathway integration. For example, when you get up from your desk and go down the aisle to the coffee room, you record your travel distance, turns, and stops. If you close your eyes and try to make the same move, the accuracy will definitely fall, but most individuals will be able to regenerate their path and / or understand their location.

경로 통합은 누적 에러에 종속되어 있다. GPS 및 기타의 위치 자원의 이용은 단순한 추측 항법을 겉보기에 구식처럼 만들었지만, 대부분의 목적에 대해, 추측 항법은 매우 정확한 방향 정보와 위치 정보를 제공할 수 있다. 추측 항법은 위치에 관한 최상의 가용 정보를 줄 수 있지만, 위치가 정확히 결정되기 위해서는 모든 순간에서 속도와 방향이 둘다 정확히 알려져야 하기 때문에, 많은 인자들로 인해 상당한 에러에 종속되어 있다. 예를 들어, 변위가 휠의 회전수에 의해 측정된다면, 실제의 직경과 추정된 직경 사이의 임의의 불일치는, 아마도 팽창과 마모 정도로 인해, 에러의 소스가 될 것이다. 각각의 위치 추정은 이전의 추정에 대해 상대적이므로, 에러는 누적된다.Path integration is subject to cumulative errors. The use of GPS and other location resources makes a simple guessing navigation seemingly outdated, but for most purposes, the guessing navigation can provide highly accurate direction and location information. Probabilistic navigation can give the best available information about a location, but it is subject to significant errors due to many factors, because both speed and direction must be known accurately at every instant in order for the location to be accurately determined. For example, if the displacement is measured by the number of revolutions of the wheel, any discrepancy between the actual diameter and the estimated diameter will probably be the source of the error, possibly due to the expansion and wear. Since each position estimate is relative to the previous estimate, the error accumulates.

추측 항법은 GPS 기술의 한계를 극복하도록 구현될 수 있다. 위성 마이크로파 신호는 주차창과 터널에서 이용가능하지 않고, 종종 어번 캐니언(urban canyon) 및 나무 부근에서 위성까지의 차단된 가시선 또는 다중경로 전파로 인해 심각하게 열화된다. 추측 항법 네비게이션 시스템에서, 시스템에는 휠 직경을 알고 휠 회전과 조향 방향(steering direction)을 기록하는 센서가 장착된다. 그 다음 네비게이션 시스템은, Kalman 필터, 즉, 노이즈(무작위 변화) 및 기타의 부정확성을 포함하는 시간 흐름에 따라 관측된 일련의 측정을 이용하는 알고리즘을 이용하고, 단일 측정 단독에만 기초한 것보다 더 정확한 경향이 있는 미지의 변수의 추정치를 생성하여, 때때로 이용불가능한 위치 정보를 갖는 가용 센서 데이터를 결합된 위치 수정(combined position fix)에 통합한다. 이 방법을 이용하면, 차량의 네비게이션 시스템은, 예를 들어, 보통은 GPS 신호를 차단하는, 터널에 진입하거나 큰 건물들 사이를 이동하는 것을 견딜 수 있다.Probabilistic navigation can be implemented to overcome the limitations of GPS technology. Satellite microwave signals are not available in parking windows and tunnels, and are often severely degraded by blocked visible lines or multipath propagation from urban canyon and trees to satellites. In a speculative navigation navigation system, the system is equipped with sensors that know the wheel diameter and record wheel rotation and steering direction. The next navigation system uses an algorithm that uses a series of measurements that are observed over time, including Kalman filters, i.e., noise (random changes) and other inaccuracies, and tend to be more accurate than based on a single measurement alone To generate an estimate of the unknown variable and incorporate available sensor data with occasionally unavailable location information into a combined position fix. With this method, the navigation system of the vehicle can withstand entering, for example, tunnels or moving between large buildings, which usually block GPS signals.

본 발명의 협력적 위치파악 접근법의 또 다른 컴포넌트는, 초광대역(UWB) 무선 주파수(RF) 식별(ID) 태그(집합적으로 RFID) 등의 능동 범위결정(ranging) 기술을 이용하는 것을 포함한다. RFID 시스템은, 태그, 안테나를 갖춘 판독기, 및 드라이버 및 미들웨어 등의 소프트웨어로 구성된다. RFID 시스템의 주 기능은, (트랜스폰더라고도 알려진) 태그로부터 정보(ID)를 회수하는 것이다. 태그는 대개 상품이나 동물 등의 물체에 부착되어, 가시선없이 상품 및 동물이 있는 위치를 찾아내는 것이 가능하게 된다. 태그는 ID 이외의 추가 정보를 포함할 수 있다. 당업자라면 이해하겠지만, 다른 능동 범위결정 기술이 동등하게 본 발명에 적용가능하며 그 이용이 고려되고 있다. 용어 "태그" 또는 "RFID 태그" 등의 사용은 단순히 예시일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 간주되어서는 안 된다.Another component of the cooperative localization approach of the present invention involves utilizing an active range ranging technique such as ultra wideband (UWB) radio frequency (RF) identification (ID) tags (collectively RFID). The RFID system is comprised of software such as tags, readers with antennas, and drivers and middleware. The primary function of an RFID system is to retrieve information (ID) from a tag (also known as a transponder). The tag is usually attached to an object such as a commodity or an animal so that it is possible to find the position of the commodity and the animal without the line of sight. The tag may contain additional information other than the ID. As will be understood by those skilled in the art, other active range determination techniques are equally applicable to the present invention and their use is contemplated. The use of the term "tag" or "RFID tag" or the like is merely exemplary and should not be viewed as limiting the scope of the invention.

안테나와 함께 RFID 판독기는 태그를 판독(또는 질의)한다. 안테나는 때때로 RFID 시스템의 별개의 부분으로서 취급된다. 그러나, 안테나는 판독기와 태그 사이의 통신에 필수적이므로 판독기와 태그 양쪽 모두에서 필수 피쳐로서 간주하는 것이 더 적절하다. 판독기와 태그 사이에서 통신하는 2가지 방법: 유도성 결합 및 전자기파가 존재한다. 전자의 경우, 판독기의 안테나 코일은 태그의 안테나 코일에 자기장을 유도한다. 그러면 태그는 유도된 자기장 에너지를 이용하여 판독기에 다시 데이터를 전달한다. 이 이유 때문에, 유도성 결합은 수십 센티미터 통신에만 적용된다. 후자의 경우, 판독기는 훨씬 더 긴 범위의 기회를 갖는 전자기파 형태로 에너지를 방출한다. 에너지의 일부는 태그에 의해 흡수되어 태그의 회로를 턴온시킨다. 태그가 웨이크업(wake up) 된 후에, 에너지의 일부는 다시 판독기로 반사된다. 반사된 에너지는 태그에 포함된 데이터를 전달하도록 변조될 수 있다.The RFID reader with the antenna reads (or queries) the tag. The antenna is sometimes treated as a separate part of the RFID system. However, since an antenna is essential for communication between a reader and a tag, it is more appropriate to consider it as a mandatory feature in both the reader and the tag. There are two ways of communicating between reader and tag: inductive coupling and electromagnetic waves. In the former case, the antenna coil of the reader induces a magnetic field in the antenna coil of the tag. The tag then transmits the data back to the reader using the induced magnetic field energy. For this reason, inductive coupling applies only to tens of centimeters of communication. In the latter case, the reader emits energy in the form of an electromagnetic wave with a much longer range of opportunities. Some of the energy is absorbed by the tag to turn on the circuit of the tag. After the tag wakes up, some of the energy is reflected back to the reader. The reflected energy can be modulated to convey the data contained in the tag.

본 발명의 한 구현에서, RFID 또는 UWB 태그는 알려진, 정확한 위치의 고정된 인프라스트럭쳐의 일부와 연관될 수 있을 뿐만 아니라, 물체들 사이의 능동형 상대적 위치파악을 제공한다. 게다가, 태그는 중앙집중형 추적 시스템에 접속되어 상호작용 데이터를 운반할 수 있다. 이동 물체가 알려진 위치의 태그와 상호작용할 때, 물체 위치 데이터에서의 편차는 개선될 수 있다. 마찬가지로, 태그는 물체들 사이에서 상대적 위치와 상대적 움직임을 운반할 수 있다. 이러한 태그는 낮은 검출능(low-detectability)을 소유하고 가시선에 제한되지 않으며 재밍(jamming)에 취약하지도 않다. 또한, 장착 방법 및 이들이 구현되는 지형에 의존하여, 태그 및 추적 시스템은 200 피트 내지 2마일의 정확한 위치파악 반경의 임의의 곳에서 사용자/태그 상호작용을 허용할 수 있다. 현재, 태그는 태그를 장착한 각각의 대화형 물체에 대해 약 +/- 12cm의 상대적 위치 정확도를 제공한다. 당업자라면 이해하겠지만, 물체라는 용어의 사용은 어떤 식으로든 제한하고자 함이 아니다. 물체가 차량이나 셀룰러 전화로 대표될 수 있는 예를 통해 본 발명이 설명되지만, 물체는 여기서 제시된 발명적 개념을 구현할 수 있는 임의의 엔티티로서 해석되어야 한다. 예를 들어, 물체는 로봇, 차량, 항공기, 선박, 자전거, 또는 서로 상대적으로 움직이는 기타의 장치나 엔티티일 수 있다. 여기서 설명된 협력 및 통신은 복수의 매체들에 걸친 복수의 통신 양상을 포함할 수 있다.In one implementation of the invention, the RFID or UWB tag not only can be associated with a portion of a fixed infrastructure of known, precise locations, but also provides active relative positioning between objects. In addition, tags can be connected to a centralized tracking system to carry interactive data. When the moving object interacts with a tag at a known position, the deviation in the object position data can be improved. Similarly, a tag can carry relative position and relative motion between objects. These tags possess low-detectability, are not limited to the line of sight, and are not vulnerable to jamming. Also, depending on the mounting method and the terrain on which they are implemented, the tag and tracking system may allow user / tag interaction anywhere in the precise locating radius of 200 feet to 2 miles. Currently, the tag provides a relative positional accuracy of about +/- 12 cm for each interactive object that is tagged. As one of ordinary skill in the art will appreciate, the use of the term object is not intended to be limiting in any way. Although the invention is illustrated by way of example in which an object may be represented by a vehicle or a cellular telephone, the object must be interpreted as any entity capable of implementing the inventive concept presented herein. For example, an object can be a robot, a vehicle, an aircraft, a ship, a bicycle, or any other device or entity that moves relative to one another. The cooperation and communication described herein may include a plurality of communication aspects across a plurality of media.

앞서 논의된 바와 같이, 종래의 센서 융합 접근법은 높은 대역폭 통신 시스템을 요구하는 상세한 원시 데이터의 연속적 수신 및 전송을 수반한다. 높은 대역폭 통신 시스템은 매우 값비싸고 이 접근법은 종종 지리적으로 분리된 사용자들에 대한 몇몇 양상에서조차 국지적으로 적절한 통찰을 추출하기 위해 높은 작업부하를 사용자 또는 분석자에게 부과한다. 게다가, 기존의 전략은 "나는 여기서 어디로 가는가(또는 가지 말아야 하는가)?" 또는 "나를 향해 무엇이 오고 있는가?"라는 질문에 시기적절한 방식으로 답변하지 않는다.As discussed above, conventional sensor fusion approaches involve continuous reception and transmission of detailed raw data requiring a high bandwidth communication system. High bandwidth communications systems are very costly and this approach often places high workload on users or analysts to extract appropriate insights locally, even in some aspects for geographically separated users. In addition, the existing strategy is "Where do I go from here (or should I not go)?" Or do not respond in a timely manner to the question, "What is going on toward me?"

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 협력적 공간적 위치파악을 위한 시스템(100)의 고수준 블록도를 제시한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 물체(110)는 하나 이상의 위치 결정 자원(150)으로부터 위치 정보를 수신함으로써 협력적 공간적 위치파악을 채용할 수 있다. 이들 자원은, 본 발명의 한 실시예에서, 전역 위치파악 위성(global positioning satellites)(120), 경로 통합(130), 관성 네비게이션 시스템(140), 초광대역 태그 위치결정(ultra wide band tag localization)(160), 및 범위 위치결정(range localization)(170)을 포함할 수 있다.1 illustrates a high-level block diagram of a system 100 for cooperative spatial localization in accordance with an embodiment of the present invention. According to one embodiment of the present invention, the object 110 may employ cooperative spatial localization by receiving location information from one or more location resources 150. These resources may be used in one embodiment of the present invention for global positioning satellites 120, path integrations 130, inertial navigation systems 140, ultra wide band tag localization, (160), and range localization (170).

여기서 설명되는 바와 같이, 본 발명은 다양한 형태의 위치 데이터를 결합하여 그 환경 내의 물체의 공간적 표현에 도달한다. 한 예에서는 그 표현이 전역적 기반 또는 공간적일 수 있지만, 다른 예에서는, 그 표현은 상이한 세트의 기준 표시자들에 기초하거나 물체가 그 자신의 기준 프레임을 생성할 수도 있다. 사실상, 본 발명은 하나 이상의 물체 또는 물체 그룹이 심리스 통합되는 상이한 기준 프레임(공간적 인식)을 운용 또는 생성할 수 있는 시나리오를 고려하고 있다.As described herein, the present invention combines various types of position data to arrive at a spatial representation of an object in its environment. In one example the representation may be global based or spatial, but in other examples the representation may be based on a different set of reference indicators or an object may generate its own reference frame. In fact, the present invention contemplates scenarios in which one or more objects or groups of objects can operate or produce different reference frames (spatial perception) that are seamlessly integrated.

본 발명의 한 구현에서, 물체(110)는, 물체의 그 공간적 위치에 대한 결정을 보조하는 다양한 위치 결정 자원(150)으로부터 위치 정보 또는 데이터를 수신한다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 및 전술된 바와 같이, 각각의 위치 결정 자원(150)은 장점과 단점을 갖는다. GPS(120)는, 예를 들어, 각각이 별개의 시간 식별 신호를 전송하는 (최적으로는) 4개의 궤도 위성에 대해 가로막는 것이 없는 가시선을 요구한다. 수신된 신호의 수신 지연에 기초하여, 수신기는 확률론적 위치를 계산할 수 있다. 그러나, 물체(110)가 이들 위성들 사이의 가시선을 가로막거나 혼란스럽게 하는 건물이나 지역에 들어간다면, 위치 결정은 신뢰성이 없어지게 된다. 게다가, 일반적 위치 서비스에 대한 GPS의 세계적인 수용에도 불구하고, GPS는 정밀 움직임에 대한 충분한 정확도를 제공하지 않는다.In one implementation of the present invention, the object 110 receives position information or data from various positioning resources 150 that assist in determining its spatial position with the object. As will be appreciated by those skilled in the art, and as discussed above, each positioning resource 150 has advantages and disadvantages. The GPS 120 requires visible lines that do not interfere with, for example, four orbital satellites, each of which transmits a distinct time identification signal (optimally). Based on the received delay of the received signal, the receiver can calculate the probabilistic position. However, if the object 110 enters a building or area that obstructs or confuses the line of sight between these satellites, the positioning becomes unreliable. In addition, despite the global acceptance of GPS for general location services, GPS does not provide sufficient accuracy for precision movement.

유사하게, 물체(110)는 관성 네비게이션 시스템(140)으로부터 위치 정보를 수신할 수 있다. GPS(120)와는 달리, 관성 네비게이션 시스템은 가속도와 시간을 측정하여 초기 시작 위치로부터의 물체(110)의 상대적 변위를 결정한다. 따라서, 건물, 동굴 내로, 또는 무성하게 우거진 나무 아래로 이동하는 것이 이러한 시스템의 동작에 영향을 주지 않는다. 그러나, 이 시스템은 그 시작점의 정확도 뿐만 아니라 안정적인 플랫폼을 유지하는 능력에 의해서도 제한된다. 그 개시점 위치가 에러가 있다면, 변위된 움직임에 기초한 위치 결정도 역시 에러가 있다. 이러한 플랫폼은 세차운동(precess)을 하는 것으로도 알려져 있는데, 이것은 시간 흐름에 따라 시스템이 갈수록 부정확해진다는 것을 의미한다. 이러한 세차운동은 시작점의 정확도가 의문스럽다면 확대된다. 시스템이 동작 동안에 그 편차에 대한 파라미터를 제공하도록 업데이트된다면, 그 업데이트는 정확하므로 업데이트에 기초한 현재의 위치와 마땅히 있어야 할 것으로 생각되는 위치 사이의 차이는 시스템의 드리프트에 기초하는 것으로 가정될 수 있다. 그 다음에, 시스템은 이러한 드리프트를 계속 조정할 수 있다. 그러나, 초기 위치가 부정확하다면, 업데이트는 에러를 제거하기 보다는 에러를 도입할 수 있어서, 시스템을 그냥 내버려두는 것보다 더 부정확하게 한다. 당업자라면, GPS에서와 같이, 관성 내비게이션 시스템도 역시 그들의 제한을 갖는다는 것을 이해할 것이다.Similarly, the object 110 may receive position information from the inertial navigation system 140. Unlike the GPS 120, the inertial navigation system measures acceleration and time to determine the relative displacement of the object 110 from the initial starting position. Thus, moving into a building, into a cave, or beneath a lush tree does not affect the operation of such a system. However, this system is limited not only by its accuracy of its starting point, but by its ability to maintain a stable platform. If the starting point position is in error, the positioning based on the displaced motion is also error. This platform is also known as precessing, which means that the system becomes increasingly inaccurate over time. Such a car wash movement expands if the accuracy of the starting point is questionable. If the system is updated to provide a parameter for that deviation during operation, then the update is accurate and therefore the difference between the current position based on the update and the position that is supposed to be due can be assumed to be based on the drift of the system. The system can then continue to adjust this drift. However, if the initial position is incorrect, the update can introduce errors rather than eliminate the error, making it more inaccurate than leaving the system alone. Those skilled in the art will appreciate that inertial navigation systems, like in GPS, also have their limitations.

본 발명은 복수의 소스로부터의 위치 정보를 통합하여 물체(110)의 공간적 위치를 결정한다. GPS(120), 관성 네비게이션 시스템(140), 경로 통합(130), 범위 위치결정(170), 및 기타의 위치 결정 자원(150)이 협력적 공간적 위치파악 프로세스에 의해 합성되어 최적의 신뢰성 있는 정확한 위치에 도달한다. 이 합성은 인지된 정확도와 이력 편차에 기초하여 각각의 소스에 가중치를 부여하는 것을 포함한다. 이렇게 함으로써, 임의의 하나의 위치 결정 자원의 다양한 정확도와 신뢰성에도 불구하고 물체의 위치의 결정과 정확도가 유지될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 위치 결정 자원(150)을 결합하는 프로세스는 물체의 위치에 관한 자원들간의 일치와 불일치에도 기초할 수 있다. 예를 들어, 4개의 위치 자원들 중 3개가 물체의 위치에 관해 일치하면, 4번째 결정은 에러가 있을 수 있으므로 무시될 수 있다. 그러나, 물체의 상이한 위치에 관해 복수의 충돌 또는 복수의 일치가 있을 때 어느 자원에 의존할지의 결정은 더욱 어렵게 된다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 위치 결정 자원이 복수의 인자에 기초하여 우선순위화된다. 이러한 종류의 우선순위 스케쥴을 이용하여, 개개의 위치 결정들 사이에 충돌이 존재할 경우 어느 자원(또는 자원 조합)에 의존할지에 관하여 결정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 물체의 위치의 GPS 결정(비록 부정확하더라도)은 일반적으로 비전 검출 시스템 결정과 일치할 수 있다. 그러나 이들 양쪽 모두는, 매우 정확하지만 어느 타겟이 측정 중인지에 관해 모호성을 갖는 레이저 시스템에 의해 생성된 것과 불일치한다. 따라서, 본 발명의 하나 이상의 실시예는 각각의 위치 결정 자원에 값을 할당 및 평가한 다음, 가장 가능성이 큰 위치에 도달하도록 이들 결정을 밸런싱한다. 위치 결정 자원을 이러한 방식으로 결합함으로써, UWB 태그, RFID 태그, GPS 등과 같은 명확한 보고를 제공하는 센서들은 타겟의 '대강의' 위치를 제공하도록 요청되고, 그 다음, (때때로 모호하지만) 더 정확성을 갖는 자원들이 위치 정보를 개선시키는 데 사용될 수 있다.The present invention incorporates location information from a plurality of sources to determine the spatial location of the object (110). GPS 120, inertial navigation system 140, path integration 130, range location determination 170, and other location resources 150 are synthesized by a cooperative spatial localization process to provide an optimal, Reaches the position. This synthesis includes weighting each source based on perceived accuracy and hysteresis. By doing so, the determination and accuracy of the position of the object can be maintained despite the various accuracy and reliability of any one positioning resource. According to another embodiment of the present invention, the process of combining location resources 150 may also be based on matching and mismatching between resources on the location of the object. For example, if three of the four location resources match on the location of the object, the fourth determination may be negligible since there may be an error. However, when there are a plurality of collisions or a plurality of matches with respect to different positions of an object, it becomes more difficult to determine which resource to depend on. According to one embodiment of the present invention, the positioning resource is prioritized based on a plurality of factors. Using this kind of priority schedule, a determination can be made as to which resource (or combination of resources) to rely on if there is a conflict between individual location decisions. For example, a GPS determination of the position of an object (even though it is inaccurate) may generally be consistent with the vision detection system determination. Both of these, however, are inconsistent with those produced by the laser system, which is very accurate but has ambiguity as to which target is being measured. Thus, one or more embodiments of the present invention allocate and evaluate values for each location resource, and then balance these decisions to arrive at the most likely location. By combining positioning resources in this way, sensors that provide clear reporting, such as UWB tags, RFID tags, GPS, etc., are required to provide a "near" position of the target, and then (more often than not) The resources they have can be used to improve location information.

예를 들어, 하나의 물체는, UWB 태그 또는 GPS를 이용하여 2미터 이내까지 또 다른 근처 물체 또는 타겟의 위치를 결정할 수 있다. 그 정보를 이용하여, 레이저 거리 측정기(laser range finder)는 위치 정보의 정확도를 밀리미터까지 감소시키도록 그 일반 위치까지 트레이닝될 수 있다. 그러나, 레이저가 독립적으로 사용되었다면, 레이저는, 레이저의 관측 시야가 매우 좁기 때문에, 겨우 또 다른 타겟을 3미터 좌측으로 식별할 수 있을 것이다. 위치 결정 자원의 협력에 관하여 규칙이 구축되고 설정될 수 있다.For example, one object can determine the location of another nearby object or target within 2 meters using UWB tag or GPS. Using that information, a laser range finder can be trained to its normal position to reduce the accuracy of position information to millimeters. However, if the laser is used independently, the laser will be able to identify another target only 3 meters to the left, because the laser's field of view is very narrow. The rules can be established and set on the cooperation of positioning resources.

본 발명은 시스템(100) 내의 다른 물체의 위치 인식을 포착하고 이용함으로써 센서 데이터의 융합을 넘어선다. 이러한 피어-투-피어 통신은, 달리 고립된 물체들이 내부 센서 데이터뿐만 아니라 하나 이상의 다른 물체나 노드의 위치 결정 및 데이터에 기초하여 정확한 위치 결정을 알아낼 수 있게 한다.The present invention overcomes the convergence of sensor data by capturing and utilizing location awareness of other objects within system 100. This peer-to-peer communication allows differently isolated objects to find out the correct positioning based on the positioning and data of one or more other objects or nodes as well as internal sensor data.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 및 도 1에 도시된 바와 같이, 다른 협력적 공간적 위치파악 물체들(110, 180) 사이에 통신 링크가 설정된다. 본 발명의 한 구현에서, UWB 태그(160)는 시스템(100) 내의 2개 이상의 물체들 사이에서 데이터 및 위치 인식을 교환하기 위한 수단을 제공한다. 물체들 사이의 데이터 교환의 협력적 성질은 각각의 물체가 그 상대적 위치를 독립적으로 결정하게 할 뿐만 아니라, 또 다른 물체와의 링크에 의해 추가의 자원과 정확도를 얻게 한다. 게다가, 각각의 물체는 다른 물체에게 공간적 의미의 그 위치 뿐만 아니라, 그 상대적 국지적 위치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 2개의 링크된 물체는, 그들의 공간적 위치를 1미터 내의 확실성으로 알 수 있지만, 동시에 수 센티미터의 정확도로 상대적 위치를 제공할 수 있다. 또한, 추가 물체와의 링크는 단일의 물체가 그 상대적 위치를 결정할 수 있게 하고, 어떤 경우에는, 그 공간적 위치를 결정할 수 있게 한다. 본 발명의 다른 예에서, 다른 물체들 간의 이러한 통신 링크는 추가 데이터를 제공하여 내부 위치 결정 능력을 향상시키는데 이용될 수 있다. 게다가, 운반되는 데이터는 다양한 레벨의 특이성에 있을 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시예에서, 각각의 물체는 그 공간적 위치를 독립적으로 결정할 수 있다. 그 다음, 그 물체는 그 공간적 위치의 결정을 동일한 기준 프레임 내에서 다른 물체들에게 전송할 수 있다. 대안으로서, 및 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 물체는, 다른 물체들에 의해 재량대로 이용될 수 있는 그 공간적 위치에 관한 특정한 위치 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 물체는, 소정의 기준 프레임 내에서, 그 위치가 소정의 편차를 갖는 X라는 것을 전송할 수 있다. 대안으로서, 또는 추가로, 물체는 또한, GPS 정보, 관성 정보, 범위 삼각측량 정보 등을 전송하여, 수신 엔티티가 그 자신의 공간 인식을 향상시키기 위해 요구하는 정확도 또는 데이터에 기초하여 이러한 특정 정보를 이용하거나 폐기하게 할 수 있다. 협력적 공간 위치 결정과 결합된 정확한 상대적 위치 데이터의 이러한 조합은 본 발명의 실시예가, 예측성 거동 및 상호작용을 포함한, 결합된 움직임 및 활동을 정확하게 통합할 수 있게 한다.According to one embodiment of the present invention, and as shown in Figure 1, a communication link is established between the other cooperating spatial localization objects 110,180. In one implementation of the present invention, UWB tag 160 provides a means for exchanging data and location awareness between two or more objects within system 100. The cooperative nature of data exchange between objects not only allows each object to determine its relative position independently, but also obtains additional resources and accuracy by linking with another object. In addition, each object can provide its relative position as well as its position in spatial sense to another object. For example, two linked objects can know their spatial position with certainty within a meter, but can also provide a relative position with an accuracy of a few centimeters. In addition, a link with an additional object allows a single object to determine its relative position, and in some cases, its spatial position. In another example of the present invention, this communication link between different objects can be used to provide additional data to improve internal positioning capability. In addition, the data carried may be at various levels of specificity. For example, in one embodiment of the present invention, each object can independently determine its spatial position. The object can then transmit its determination of its spatial position to other objects within the same reference frame. Alternatively, and in accordance with another embodiment of the present invention, an object may transmit specific position data about its spatial position that may be used in a discretion by other objects. For example, an object may transmit, within a predetermined reference frame, that its position is X with a predetermined deviation. Alternatively, or additionally, the object may also transmit GPS information, inertia information, range triangulation information, and the like, to determine whether the receiving entity is capable of providing such specific information based on the accuracy or data required by the receiving entity to improve its spatial perception Use or dispose of it. This combination of accurate relative position data combined with cooperative spatial positioning allows embodiments of the present invention to accurately integrate combined motion and activity, including predictive behavior and interaction.

본 발명이 실시예를 참조하여 특정적으로 도시되고 설명되었으며, 계속 그렇게 하겠지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 형태와 세부사항에 있어서 다양한 다른 변경이 이루어질 수 있다는 것을 당업자가 이해할 것이라는 것을 상기할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various other changes in the form and details may be made without departing from the spirit and scope of the invention. will be.

본 발명의 협력적 공간적 위치파악 및 확률론적 충돌 해결 시스템의 복잡성을 더 잘 이해하기 위하여, 다음과 같은 단순화된 예를 고려한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 물체 거동 결정 및 협력적 상대적 위치파악에 기초한 충돌 해결이 구현될 수 있는 임시적인 도시 환경을 도시한다.In order to better understand the complexity of the cooperative spatial location and probabilistic conflict resolution system of the present invention, the following simplified example is considered. Figure 2 illustrates a temporal urban environment in which conflict resolution based on object behavior determination and collaborative relative positioning in accordance with an embodiment of the present invention may be implemented.

복수의 물체(210, 220, 240, 250, 260, 270)가 존재하며, 각각은 그들의 공간적 위치를 결정하기 위해 하나 이상의 위치 자원을 이용하는 능력을 내부적으로 갖고 있다고 가정한다. 예를 들어, 각각의 물체는, GPS 수신기, 관성 시스템, 레이저 위치결정, 추측 항법 기술 등을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 쌍방향 통신을 위한 UWB 태그를 장착하고 있을 수 있다. 그러나, 각각은 그들의 자원 각각을 이용하는 상이한 능력을 가진다. 예를 들어, 물체들 중 2개(210, 220)는, 소정 장소, 예를 들어, GPS 신호가 이용가능하지 않거나 제한된 범위 위치결정 기회가 있는 건물에 있을 수 있지만, 각각은 국지적 환경에 관하여 정확한 데이터를 갖고 있다. 본질적으로, 이들은 그들의 공간적 위치를 독립적으로 결정할 수 없다. 즉, 이들은 환경의 맵을 갖고 있을 수 있지만, 임의의 정확도로, 그들이 맵 상에 존재하는지를 알지 못한다. 제3 및 제4 물체(240, 250)는, GPS 위치를 갖지만, 신호 강도와 간섭을 감안하면, 그 정확도는 의문스럽다. 그러나, 이들 물체들 양쪽 모두(240, 250)는 알려진 위치 마커(230, 235)의 범위 내에 있다. 마커는 알려진 공간적 위치를 가지며, 상대적 위치 기술을 이용하면, 그 태그에 근접한 물체는, 불량한 GPS 수신에도 불구하고, 그들의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.It is assumed that there are a plurality of objects 210, 220, 240, 250, 260, 270, each internally having the ability to use one or more location resources to determine their spatial location. For example, each object may be equipped with a UWB tag for bidirectional communication as well as having a GPS receiver, inertial system, laser positioning, speculative navigation techniques, and the like. However, each has a different ability to use each of their resources. For example, two of the objects 210,220 may be located in a given location, e.g., a building where GPS signals are not available or have limited range positioning opportunities, but each may be accurate with respect to the local environment I have data. In essence, they can not independently determine their spatial location. That is, they may have a map of the environment, but with any accuracy, they do not know if they are on the map. The third and fourth objects 240 and 250 have GPS positions, but their accuracy is questionable given signal strength and interference. However, both of these objects 240, 250 are within the range of known location markers 230, 235. The markers have known spatial locations, and using relative positioning techniques, objects proximate to the tags can accurately determine their position, despite poor GPS reception.

당업자라면 이해하겠지만, 범위 정보에 기초하여 공간적 위치를 결정하는 것은 3개의 독립된 소스를 요구한다. 전송기로부터 신호를 수신하는 물체는 자신이 그 전송기로부터 소정 범위에 있다고 결정할 수 있다. 전송기의 위치를 알면, 수신기는 자신의 위치가, 반경이 전송 범위이고 원점이 전송기의 위치인 구면체의 표면 상에 있다고 결론내릴 수 있다. 2개의 이러한 소스로부터 정보를 수신하는 것은 원을 형성하는 2개의 구면체의 교차부를 제공한다. 따라서, 이 예의 수신기는 교차 원 내의 어디엔가 존재한다. 이상적으로는, 3개의 교차하는 구면체는 수신기가 존재하는 지점을 식별한다. 그러나, 물체가 위치하고 있는 점들의 궤적을 줄이기 위해 물체의 공간적 위치의 독립적인 결정을 이용하는 것이 가능하다. 2개의 알려진 위치(230, 235)로부터 범위 정보를 수신하는 물체는 자신이 2개의 구면체의 교차부에 의해 정의된 원 상에 존재한다는 것을 안다. 그러나, 그 물체 자체는 그 공간적 위치를 개선하기 위해 수신된 정보와 통합될 수 있는 그 공간적 위치에 관한 정보를 갖고 있다.As will be appreciated by those skilled in the art, determining the spatial location based on range information requires three independent sources. An object receiving a signal from a transmitter may determine that it is within a predetermined range from the transmitter. Knowing the position of the transmitter, the receiver can conclude that its position is on the surface of the sphere where the radius is the transmission range and the origin is the position of the transmitter. Receiving information from two such sources provides an intersection of two spheres forming a circle. Thus, the receiver of this example is somewhere in the intersection circle. Ideally, three intersecting spheres identify the point where the receiver is located. However, it is possible to use an independent determination of the spatial position of an object to reduce the locus of points at which the object is located. An object that receives range information from two known positions 230, 235 knows that it is on a circle defined by the intersection of the two spheres. However, the object itself has information about its spatial location that can be integrated with the received information to improve its spatial position.

도 2에 도시된 예를 계속하면, 2개의 근처 물체(240, 250)가 서로 통신하고 있고 양쪽 모두 고정된 마커(가로등)(230, 235)와 통신하고 있다고 더 가정한다. 그러나, 앞서 나타낸 바와 같이, 2개 물체(240, 250)의 독립된 지리공간적 자원(GPS)은 신뢰성이 없다. 그러나, 각각은 더 개선되고 정확한 지리공간적 위치에 도달하기 위해 서로를 보조하는 제3의 위치 데이터 소스로서 작용할 수 있다. 언급된 바와 같이, 고정된 위치 마커(230, 235)로부터 수신된 데이터는 원의 교차 위치를 제공한다. 제1 물체(230)의 관점에서, 다른 물체(250)로부터의 범위 정보는 확정적인 지리공간적 위치를 생성할 수 있다. 그 내부 편차와 결합된 이 정보는 그 물체(230)에 더 양호하고 더 개선된 위치 결정을 제공할 수 있다. 고정된 마커에 대한 어떠한 통신도 없는 물체의 위치를 결정하기 위해 이러한 타입의 피어-투-피어 공간적 위치가 이용될 수 있다. 물체 상호작용이 많을수록, 위치가 더 정확해진다.Continuing with the example shown in FIG. 2, it is further assumed that two nearby objects 240 and 250 are in communication with each other and both are in communication with fixed markers (street lamps) 230 and 235. However, as indicated above, the independent geospatial resources (GPS) of the two objects 240 and 250 are not reliable. However, each may serve as a third location data source that assists each other to reach a more improved and accurate geospatial location. As mentioned, the data received from the fixed location markers 230, 235 provides the intersection of the circles. From the perspective of the first object 230, range information from the other object 250 can produce a deterministic geospatial position. This information, combined with its internal deviation, can provide better and more advanced positioning for that object 230. This type of peer-to-peer spatial location can be used to determine the location of an object without any communication to a fixed marker. The more object interaction, the more precise the position.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 부분적으로 마커(230, 235)와 그 GPS(또는 다른 물체와의 상호작용)에 의해 확인되는 하나의 물체(240)의 위치 정보는 피어-투-피어 통신을 통해 다른 물체(270, 250, 220)에 전송될 수 있다. 마커(230, 235) 옆에 있는 자동차(250)도 역시 마커(230, 235)와 기타의 근처 물체로부터 확인되는 정확한 위치 데이터를 가질 것이다. 그러나, 교차로의 자동차(270), 및 더욱 중요하게는 건물 내의 물체(220)는, 또 다른 물체가 갖고 있는 위치 데이터가 매우 유용하다고 파악할 수 있다. 이러한 상대적인 위치 데이터에 의해, 다른 물체(220)들은 그들의 공간적 위치를 결정할 수 있고, 이것은 그 후 위치 인식을 보조하기 위해 그들의 내부 시스템에 의해 보충된다. 게다가, 건물 내의 더욱 격리된 물체(210)는 데이지 체인 또는 메시 네트워크를 통해 중계되는 정보를 이용하여 정확한 위치 정보를 얻을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the location information of an object 240 partially identified by the markers 230, 235 and its GPS (or interaction with other objects) may be used for peer-to- To other objects (270, 250, 220). The car 250 next to the markers 230 and 235 will also have accurate position data, which is also visible from the markers 230 and 235 and other nearby objects. However, it can be seen that the intersection car 270, and more importantly the object 220 in the building, is very useful for location data held by another object. With this relative position data, other objects 220 can determine their spatial position, which is then supplemented by their internal system to aid in position recognition. In addition, the more isolated objects 210 in the building can obtain accurate location information using information relayed through a daisy chain or mesh network.

동일한 방식으로, GPS 또는 기타의 소스로부터 그들의 위치를 독립적으로 결정할 수 없는 개인은 근처 물체의 알려진 공간적 데이터를 레버리지(leverage)할 수 있다. 건물의 로비에 있는 개인은, 본 발명의 한 실시예에 따라, 임의의 GPS 데이터를 수신할 수 없음에도 불구하고 그 위치를 결정할 수 있는데, 그 이유는 그 위치가 알려져 있는 다른 근처 물체(270, 290, 240, 230, 235)로부터 데이터를 수신할 수 있기 때문이다. 그 알려진 위치와 그 국지 환경의 맵을 소유함으로써, 임의의 전통적인 공간적 지원없이도 영역에 대해 상당한 정확도로 네비게이트할 수 있다. 그리고, 로비에 있는 사람(220)은 이제 그 지리공간적 위치를 알기 때문에 그 정보를 다른 격리된 물체(210)에 전달할 수 있다. 예를 들어 3층에 있는 사람(210)이 로비에 있는 사람(220)과 2개의 다른 것들로부터 데이터를 수신할 수 있다면, 역시 그 지리공간적 위치를 결정할 수 있다. 이 프로세스는, 그들 자체가 간접 소스들로부터 그들의 공간적 위치를 결정한 소스들에 기초하여 지리공간적 위치를 제공하도록 데이지 체인될 수 있다.In the same way, an individual who can not independently determine their location from GPS or other sources can leverage known spatial data of nearby objects. An individual in the lobby of a building may determine its location despite not being able to receive any GPS data, according to one embodiment of the present invention, because other nearby objects 270, 290, 240, 230, and 235, respectively. By owning the map of its known location and its local environment, it is possible to navigate with considerable accuracy to the area without any traditional spatial support. And, the person 220 in the lobby can now pass that information to another isolated object 210 because it knows its geospatial location. For example, if the person 210 on the third floor is able to receive data from the person 220 in the lobby and two other things, the geospatial location can also be determined. This process can be daisy chained to provide a geospatial location based on sources that themselves have determined their spatial location from indirect sources.

공간적 및 상대적 위치 데이터는 다른 격리된 물체들로부터 그리고 이들 사이에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 주차장에 위치한 자동차(260)는, 그 운전자가 소지하는 셀룰러 전화처럼, 협력적 공간적 위치파악 장치 또는 시스템을 역시 포함할 수 있다. 운전 중에, 자동차는 GPS 신호를 얻을 수 있고, 주차장에 진입할 때, 그 자동차는 주차장 내의 그 위치를 일반적으로 확인하기 위해 경로 통합 또는 관성 네비게이션을 이용할 수 있다. 고정된 또는 기타의 근처 물체로부터의 데이터를 이용하여, 이들 물체들은 그들의 공간적 위치를 결정하고 개선할 수 있다. 게다가, 건물 내의 개인(210)도 역시, 하루가 끝날 때에 재회할 필요가 있다면 자동차(260)와의 상대적 위치 데이터를 설정할 수 있다.Spatial and relative positional data may be transmitted from and among other isolated objects. For example, the car 260 located in the parking lot may also include a cooperative spatial localization device or system, such as a cellular telephone owned by the driver. During operation, the vehicle may obtain a GPS signal and, when entering the parking lot, the vehicle may use path integration or inertial navigation to generally ascertain its position within the parking lot. Using data from fixed or other nearby objects, these objects can determine and improve their spatial position. In addition, the individual 210 in the building can also set relative position data with the car 260 if it is necessary to re-establish at the end of the day.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 물체들 각각은 국지적 환경의 중심 지향적 공간 인식 표현을 생성하고 소유하는 능력을 가진다. 물체가 그 주변의 물체들의 상대적 위치와 움직임의 이러한 표현을 소유함으로써, 그 물체는 거동 수정을 정당화하는 확률론적 충돌이 존재하는지를 자율적으로 결정할 수 있다. 본 출원의 목적을 위해, 확률론적 충돌은 공간적 표현 내의 2개의 물체가 상호작용/충돌/상충할 알고리즘적 결정이다. 당업자라면 실시간 기반의 데이터의 수집 및 분석은 휘선 이벤트 결정(bright-line event determination)이 아닌 통계적 확률을 줄 것이라는 것을 이해할 것이다. 게다가, 하나의 물체 또는 하나의 행동에 대해 무엇이 통계적으로 유의미한 것인지의 결정은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 물체가 이동하는 속도와 그 물체의 반응 속도는 더 잠재적인 충돌을 고려하고 이에 반응하는 것을 필요로 하는 반면 더 느리게 움직이거나 환경으로부터 자신을 신속하게 제거할 수 있는 능력을 갖는 물체는 행동이 취해지기 전에 훨씬 더 높은 충돌 가능성의 레벨을 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each of the objects shown in Figure 2 has the ability to create and possess a centrally-oriented spatial aware representation of the local environment. By possessing this representation of the relative position and motion of the objects around it, the object can autonomously determine whether there is a probabilistic collision justifying the behavior modification. For purposes of the present application, probabilistic collision is an algorithmic decision that two objects in a spatial representation interact / collide / conflict. Those skilled in the art will appreciate that the collection and analysis of real-time based data will give statistical probability rather than bright-line event determination. In addition, decisions about what is statistically significant for an object or an action can differ from each other. For example, the speed at which an object moves and the velocity at which it reacts need to take into account and respond to more potential conflicts, while an object that moves more slowly or has the ability to quickly remove itself from the environment You can have a much higher level of crash potential before action is taken.

미리결정된 프로토콜을 이용하여, 본 발명은 개연성있는 충돌 결과를 지속적으로 검사하고, 일단 결과 또는 상호작용이 확률론적 레벨을 만족 또는 초과하면, 본 발명은 연관된 하나 이상의 물체들의 거동이 수정되는 프로세스를 시작한다.Using a predetermined protocol, the present invention continually examines possible conflict results, and once the results or interactions meet or exceed a probabilistic level, the present invention initiates a process in which the behavior of one or more associated objects is modified do.

예를 들어, 다시 도 2로 돌아가서, 휴대 전화를 소지하고 있는 사람(240)이 인도를 따라 걷고 있고 교차로에서 거리를 횡단하기로 계획했다고 고려한다. 동시에, 자동차(290)는 교차로를 향해 이동하고 있다. 양쪽 물체는 다양한 위치 결정 자원을 갖고 있고 UWB 태그를 장착하고 있어서 그들의 위치 정확성을 업데이트 및 검증할 뿐만 아니라 그들의 위치와 상대적 움직임을 서로에게 전송한다. 양쪽 물체(240, 290)는, 다른 물체의 이동 위치와 움직임을 포함하는, 그들 자신의 물체 중심 공간적 인식 표현을 생성한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 양쪽 물체는, 2개의 물체(240, 290) 사이에 충돌이 발생할 높은 확률이 있다고 독립적으로 결정한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 일단 충돌이 인식되고 충돌이 발생할 확률의 소정 임계치에 도달하고 나면, 각각의 물체는 독립적으로 그 거동을 수정하여 충돌을 해결, 방지 또는 완화할 수 있다. 이 경우, 휴대 전화는 소정 종류의 경고를 발생하여 개인이 교차로를 걷지 않도록 보조할 수 있다. 자동차는 또한 운전자에게 경고를 발생하여 속도를 늦추거나 양보하게 할 수 있다. 게다가, 충돌이 지속되면, 자동차는 속도를 늦추거나 정지하여 운전자의 행동에 관계없이 충돌을 방지하는 프로세스를 개시할 수 있다. 한 물체가 다른 물체 이전에 행동하여 충돌을 해결하거나 제거한다면, 다른 물체는 더 이상의 추가 행동이 필요하지 않다고 결론내릴 수 있다.For example, returning back to FIG. 2, consider that the person (240) carrying the mobile phone is walking along the road and planning to cross the street at the intersection. At the same time, the vehicle 290 is moving toward the intersection. Both objects have a variety of positioning resources and are equipped with UWB tags that not only update and verify their position accuracy, but also transmit their position and relative motion to each other. Both objects 240 and 290 produce their own object-centered spatial perceptual representations, including movement positions and motions of other objects. According to one embodiment of the present invention, both objects independently determine that there is a high probability of a collision occurring between the two objects 240, 290. According to one embodiment of the present invention, once the collision is recognized and a certain threshold of probability of collision is reached, each object can independently modify its behavior to resolve, prevent or mitigate the collision. In this case, the mobile phone may generate a certain type of warning to help the individual not walk the intersection. The car can also alert the driver and slow down or yield. In addition, if the collision persists, the vehicle may start slowing or stopping the process to avoid collisions regardless of the driver's behavior. If an object acts before another object to resolve or remove the collision, another object can conclude that no further action is required.

언급된 바와 같이, 본 발명의 한 양태는 잠재적 충돌을 식별 및 해결하도록 공간적 및 관계형 데이터를 협력적으로 공유하고 이용하는 능력이다. 본 발명이 이들 개념들을 어떻게 식별하고 해결하는지를 더 잘 이해하기 위하여, 다음을 고려한다. 도 3은 협력적 공간적 위치파악 기술을 갖고 있는 복수의 물체들의 메시 네트워크 상호작용의 고수준 표현을 도시한다. 도 3의 위쪽 부분에서, 4개의 물체(310, 320, 330, 340)는 서로의 협력적 범위 내에 있고, 각각은 통신가능하게 링크되어, 당업자가 메시 네트워크로서 인식하는 것을 형성한다.As noted, one aspect of the present invention is the ability to collaboratively share and utilize spatial and relational data to identify and resolve potential conflicts. In order to better understand how the present invention identifies and resolves these concepts, consider the following. Figure 3 shows a high-level representation of the mesh network interaction of a plurality of objects having cooperative spatial localization techniques. In the upper part of Fig. 3, the four objects 310, 320, 330 and 340 are within cooperative ranges of each other, and each is communicably linked to form what the person skilled in the art perceives as a mesh network.

각각의 물체(310, 320, 330, 340) 주변에는, 각각의 물체의 독립적인 공간 위치의 결정에 대한 편차 또는 에러를 나타내는 링(315, 325, 335, 345)이 있다. 또한, 각각의 물체는 각각의 물체의 상대적 움직임을 나타내는 화살표(350, 360, 370, 380)를 포함한다. 물체들이 서로의 통신 범위 내에 오면, 새로운 물체가 기존의 메시에 합류하는 한편, 다른 물체들은 네트워크를 나간다. 추상적으로 메시 네트워크를 무한 개수의 노드로서 볼 수 있지만, 이러한 네트워크가 현실적일 가능성은 적다. 더 그럴듯한 시나리오는 중심 또는 지역 제어 노드에 기초한 메시 네트워크 또는 제한된 개수의 노드를 갖는 자율 메시이다. 후자의 예에서, 하나의 노드는 제어 노드로서 설정되는 반면, 유한 개수의 클라이언트 또는 슬레이브 노드들은 메시를 형성한다. 새로운 노드들이 들어오거나 노드들이 관계를 벗어나면, 메시 네트워크들의 상호작용 및 중첩 그대로 메시의 제어가 재평가된다. 또한, 노드들은 2개 이상의 메시 네트워크에 존재하여 데이터 전송의 중첩을 야기할 수 있다. 명백히, 이 타입의 네트워크 내에서의 패킷 및 데이터 충돌은 해결되어야 하고 본 논의의 범위를 벗어나 있다. 본 발명의 목적을 위해, 도 3에 도시된 물체들은 네트워크 내의 노드들간 데이터의 상호작용을 지원하도록 동작가능한 메시 네트워크를 형성 및 유지할 수 있다고 가정한다.In the vicinity of each of the objects 310, 320, 330, 340, there are rings 315, 325, 335, 345 indicating the deviation or error of the determination of the independent spatial position of each object. In addition, each object includes arrows 350, 360, 370, and 380 that indicate the relative motion of each object. When objects come within communication range of each other, new objects join the existing mesh while other objects leave the network. Although we can abstractly see the mesh network as an infinite number of nodes, the probability that such a network is realistic is small. A more plausible scenario is an autonomous mesh with a mesh network or a limited number of nodes based on a central or local control node. In the latter example, one node is set as a control node, while a finite number of client or slave nodes form a mesh. If new nodes come in or out of the relationship, the mesh's interactions and the control of the mesh are re-evaluated as they are nested. In addition, nodes may reside in more than one mesh network and may cause overlapping of data transmission. Obviously, packet and data collisions within this type of network must be resolved and beyond the scope of this discussion. For purposes of the present invention, it is assumed that the objects shown in Figure 3 can form and maintain a mesh network operable to support the interaction of data between nodes in the network.

이렇게 함에 있어서, 관련된 공간 및 병진 데이터는 한 물체에서 또 다른 물체로 전송될 수 있다. 도 3의 메시 네트워크의 아래쪽은 새로이 취득된 공간적 및 관계형 데이터에 기초하여 각각의 물체(310, 320, 330, 340)에 대한 수정된 편차(315, 325, 335, 345)를 도시한다. 예를 들어, 물체(310)의 편차(315)는 새로이 취득된 정보에 기초하여 새로운 편차(317)를 형성하기 위해 감소할 수 있다. 네트워크가 변함에 따라, 편차도 역시 증가할 수 있다(337). 새로운 노드(390)(및 그들의 편차(395))가 네트워크에 들어가면, 관계형 및 공간적 데이터의 교환은 각 물체의 능력의 지속적 수정을 가능케하여 그 협력적 공간적 위치를 결정하며, 한 실시예에서는, 그 거동에 영향을 미친다.In doing so, the associated space and translation data can be transferred from one object to another. The bottom of the mesh network of FIG. 3 shows the modified deviations 315, 325, 335, 345 for each object 310, 320, 330, 340 based on newly acquired spatial and relational data. For example, the deviation 315 of the object 310 may decrease to form a new deviation 317 based on newly acquired information. As the network changes, the deviation can also increase (337). When new nodes 390 (and their deviations 395) enter the network, the exchange of relational and spatial data enables a continuous modification of the capabilities of each object to determine its cooperative spatial location, and in one embodiment, It affects the behavior.

도 4는 본 발명에 따른 위치 정보를 협력하는데 이용될 수 있는 방법론의 한 예를 도시하는 플로차트이다. 플로차트 예시의 각 블록과 플로차트 예시(및 본 출원의 다른 플로차트 예시) 내의 블록들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 컴퓨터 또는 기타의 프로그램가능한 장치에 로딩되어 컴퓨터 또는 기타의 프로그램가능한 장치 상에서 실행되는 명령어들이 플로차트 블록 또는 블록들에 명시된 기능들을 구현하기 위한 수단을 생성하게 하는 머신을 생성할 수 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한, 플로차트 블록 또는 블록들에 명시된 기능을 구현하는 지시 수단(instruction means)을 포함한, 컴퓨터 판독가능한 메모리에 저장된 명령어들이 제조 물품을 생성하도록 하는 특정한 방식으로 기능하도록 컴퓨터 또는 기타의 프로그램가능한 장치에게 지시할 수 있는 컴퓨터-판독가능한 메모리에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한, 컴퓨터 또는 기타의 프로그램가능한 장치에 로딩되어 컴퓨터 또는 기타의 프로그램가능한 장치에서 일련의 동작 단계들이 실행되게 하여 컴퓨터 또는 기타의 프로그램가능한 장치에서 실행되는 명령어들이 플로차트 블록이나 블록들에 명시된 기능들을 구현하기 위한 단계들을 제공하게 하는 컴퓨터 구현된 프로세스를 생성하게 할 수 있다.4 is a flow chart showing an example of a methodology that can be used to cooperate with location information according to the present invention. It will be understood by those skilled in the art that the combination of blocks in the flowchart illustrations and flowchart illustrations (and other flowchart illustrations in this application) may be implemented by computer program instructions. These computer program instructions may be loaded into a computer or other programmable apparatus to create a machine that causes instructions that execute on a computer or other programmable apparatus to generate means for implementing the functions specified in the flowchart block or blocks . These computer program instructions may also be stored in a computer-readable storage medium, such as a computer or other storage medium, so as to function in a particular manner to cause instructions stored in a computer-readable memory, including instruction means for implementing the functions specified in the flowchart block or blocks, Readable < / RTI > memory capable of indicating to the programmable device. The computer program instructions may also be loaded into a computer or other programmable apparatus to cause a series of operational steps to be executed in a computer or other programmable apparatus so that instructions executed on the computer or other programmable apparatus And to create computer-implemented processes that provide steps for implementing the specified functions.

따라서, 플로차트 예시의 블록들은 명시된 기능들을 수행하기 위한 수단들의 조합, 및 명시된 기능들을 수행하기 위한 단계들의 조합을 지원한다. 플로차트 예시의 각각의 블록, 및 플로차트 예시의 블록들의 조합은, 명시된 기능이나 단계를 수행하는 특별 목적 하드웨어 또는 펌웨어-기반의 컴퓨터 시스템, 또는 특별 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합에 의해 구현될 수 있다는 점을 역시 이해할 것이다.Thus, the blocks of the flowchart illustrations support a combination of means for performing the specified functions, and a combination of steps for performing the specified functions. Each block of the flowchart illustrations, and combinations of blocks in the flowchart illustrations, may be implemented by a special purpose hardware or firmware-based computer system that performs the specified function or step, or by a combination of special purpose hardware and computer instructions .

본 명세서의 몇몇 부분은 머신 메모리(예를 들어, 컴퓨터 메모리) 내에 비트 또는 2진 디지털 신호로서 저장된 데이터에 관한 동작의 알고리즘 또는 심볼 표현의 관점에서 제시된다. 이들 알고리즘 또는 심볼 표현은 데이터 처리 분야의 당업자가 다른 당업자에게 그들의 작업의 본질을 전달하기 위해 이용되는 기술의 예이다. 본 명세서에서 사용될 때, "알고리즘"은 원하는 결과로 이어지는 일관성 있는 동작 시퀀스 또는 유사한 처리이다. 이 문맥에서, 알고리즘 및 동작은 정보 요소들의 조작을 수반한다. 반드시는 아니지만 통상적으로, 이러한 요소들은 머신에 의해 저장, 액세스, 전송, 결합, 비교, 또는 기타의 방식으로 조작될 수 있는 전기, 자기, 또는 광학 신호의 형태를 취할 수 있다. 주로 일반적 이용 때문에, 이러한 신호를, "데이터", "콘텐츠", "비트", "값", "요소", "심볼", "캐릭터", "항", "숫자", "수치", "워드" 등의 단어를 이용하여 지칭하는 것이 때때로 편리하다. 그러나, 이들 특정한 단어들은 편리한 라벨일 뿐이고 적절한 정보 요소와 연관될 것이다.Some portions of this disclosure are presented in terms of algorithms or symbolic representations of operations on data stored as bit or binary digital signals in a machine memory (e.g., computer memory). These algorithms or symbolic representations are examples of techniques used by those skilled in the data processing arts to convey to others skilled in the art the nature of their work. As used herein, an "algorithm" is a consistent sequence of operations or similar processing that leads to a desired result. In this context, algorithms and operations involve manipulation of information elements. Typically, but not necessarily, these elements may take the form of electrical, magnetic, or optical signals that can be stored, accessed, transmitted, combined, compared, or otherwise manipulated by a machine. For purposes of general use, these signals may be referred to as "data", "content", "bit", "value", "element", "symbol" Word "or the like is sometimes convenient. However, these particular words are merely convenient labels and will be associated with appropriate information elements.

특별히 달리 언급되지 않는 한, "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "제시", "디스플레이" 등의 단어를 이용한 여기서의 논의는, 하나 이상의 메모리(예를 들어, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 그 조합), 레지스터, 또는 정보를 수신, 저장, 전송, 또는 디스플레이하는 다른 머신 컴포넌트 내의 물리적(예를 들어, 전자적, 자기적, 또는 광학적) 양으로서 표현된 데이터를 조작 또는 변환하는 머신(예를 들어, 컴퓨터)의 동작 또는 프로세스를 지칭할 수 있다.Unless specifically stated otherwise, the discussions herein using words such as "processing", "computing", "computing", "determination", "presentation", "display" (E.g., electronic, magnetic, or optical) volume in another machine component that receives, stores, transmits, or displays information, Quot; may refer to an operation or process of a machine (e.g., a computer) that is converting.

본 발명에 따른 협력적 공간적 위치파악을 위한 예시적 프로세스는 하나 이상의 상이한 위치 결정 기술 또는 자원으로부터의 위치 정보의 수집(410)에서 시작한다(405). 이들 자원들은, 관성 시스템, GPS, 경로 통합, 범위 위치결정 등을 포함할 수 있다. 물체에 대해, 각각의 위치 정보 자원에 대한 위치 편차가 결정되어(430) 각각의 자원에 의해 제공된 정보가 물체에 의해 가중치 부여되고 평가될 수 있다. 정확도와 신뢰성이 높은 것들은 보통 정확도가 낮고 신뢰성이 낮은 것들보다 많이 가중치 부여되고 평가된다. 이들 편차들은 지속적으로 모니터링되고 업데이트되어 계산된 공간적 위치가 최적화된다.An exemplary process for cooperative spatial location in accordance with the present invention begins at 405 with the collection of location information 410 from one or more different location techniques or resources. These resources may include inertial systems, GPS, path integration, range location determination, and the like. For an object, a positional deviation for each positional information resource is determined 430 so that the information provided by each resource can be weighted and evaluated by the object. Those with high accuracy and reliability are usually weighted and evaluated more often than those with low accuracy and low reliability. These deviations are continuously monitored and updated to optimize the computed spatial location.

위치 정보는, 일단 평가되고 가중치부여되고 나면, 그 후에 결합되어 물체에 대해 그 공간적 위치를 결정한다(450). 각각의 정보 소스의 개별 편차 외에도, 위치의 전반적 결정은 물체가 그 위치를 전송하고 있는 정확도를 다른 물체들에게 전송하도록 한정된다.Once the position information is evaluated and weighted, it is then combined to determine its spatial position with respect to the object (450). In addition to individual deviations of each information source, the overall determination of location is limited to transmitting the accuracy with which the object is transmitting its position to other objects.

물체들은 통신가능하게 연결되어(470), 각 물체의 공간적 위치 및 공간적 인식을 개선하는데 이용될 수 있는 공간적 및 관계형 위치 정보를 교환한다(490). 이 정보의 정확도 및 신뢰성도 역시 전송되어 수신 물체는 전송된 정보의 값을 결정할 수 있다.Objects are communicatively coupled (470) and exchange 490 spatial and relational location information that can be used to improve spatial and spatial perception of each object. The accuracy and reliability of this information is also transmitted so that the receiving object can determine the value of the transmitted information.

본 발명은 국지화된 관계형 위치 데이터를 공간적 위치파악에 관련된 융합된 센서 데이터와 통합한다. 이렇게 함으로써, 물체는 다양한 환경에서 그들의 공간적 위치 및 상대적 움직임을 더욱 정확하게 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 필요할 때, 근처 물체의 위치와 상대적 움직임에 기초하여 그들의 거동을 수정할 수 있다.The present invention integrates localized relational location data with fused sensor data related to spatial location. By doing so, objects can more accurately determine their spatial position and relative motion in various environments, and can modify their behavior based on the position and relative motion of nearby objects when needed.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 물체 거동 결정 및 협력적 상대적 위치파악에 기초한 충돌 해결을 이용하는 복수의 물체의 고수준 표현이다. 도 5의 도시에서, 6개의 물체(510, 520, 530, 540, 550, 560)가 동일한 지리적 위치에서 동작하고 있다. 당업자라면, "국지적" 지리적 위치는, 본 발명의 목적상, 통신 기술에 의해서만 제한된다는 것을 이해할 것이다. 한 예에서 물체들은 서로의 수 미터 내에 있을 수 있고 다른 예에서는 수 마일 떨어져 있다.5 is a high-level representation of a plurality of objects using collision resolution based on object behavior determination and cooperative relative positioning in accordance with one embodiment of the present invention. In the illustration of FIG. 5, six objects 510, 520, 530, 540, 550, 560 are operating in the same geographic location. Those skilled in the art will appreciate that the "local" geographic location is, for the purposes of the present invention, limited only by communication technology. In one example, objects may be within a few meters of each other, and in another example, a few miles away.

도 5는 각각의 물체가 그 물체에 중심을 둔 소정의 인식 범위를 소유한다는 것을 더 나타내고 있다. 예를 들어, 중앙 물체(510)는 나머지 물체들(520, 530, 540, 550, 560) 각각을 독립적으로 인식하는 반면 좌측 하단 사분면의 물체(560)는 3개의 근처 물체(510, 540, 550)의 지식을 포착하기에만 충분한 인식 범위(580)를 갖고 있다고 가정한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 이들 근처 물체(510, 540, 550)는 정보를 먼 물체(560)에 중계하여 그 물체의 공간적 인식을 결정하는 능력을 향상시킬 수 있다. 이런 방식으로, 물체(560)는 먼 물체(520)의 상대적 위치와 움직임을 알고 이해할 수 있다. 그러면 물체는 그 추적이 중요한지 또는 무시되어야 하는지를 독립적으로 결정할 수 있다. 즉, 피어-투-피어 통신을 통해, 하나의 물체(560)는 또 다른 물체(520)를 독립적으로 검출할 수는 없더라도 그 물체(520)에 대해 인식하게 될 수 있다. 게다가, 그 물체와 그 상대적 움직임이 중요하지 않다면, 이것은 공간적 표현으로부터 무시 또는 제거될 수 있다. 그러나, 그 물체(520)의 상대적 위치, 방향 및 속도가, 현재의 경로를 유지한다고 가정할 때, 충돌하게 되는 범위에 있다면, 본 발명은 어느 하나의 물체(520, 560)가 독립적으로 다른 물체를 검출할 수 없더라도 반응할 수 있게 한다. 예를 들어, 하나의 물체가 너무 빠르게 이동하여 또 다른 물체(520)에 의해 국지적으로 및 독립적으로 식별될 때 쯤에는 충돌이 방지될 수 없을 수도 있다.Figure 5 further shows that each object possesses a predetermined recognition range centered on the object. For example, while the center object 510 recognizes each of the remaining objects 520, 530, 540, 550, and 560 independently, the object 560 in the lower-left quadrant of the left hand side views three nearby objects 510, ) ≪ / RTI > sufficient to capture the knowledge of the user (e. According to one embodiment of the present invention, these nearby objects 510, 540 and 550 may enhance the ability to relay information to a distant object 560 to determine the spatial perception of the object. In this way, the object 560 can know and understand the relative position and movement of the distant object 520. The object can then independently determine whether the tracing is important or should be ignored. That is, through peer-to-peer communication, one object 560 may be able to perceive the object 520 even if it can not independently detect another object 520. Furthermore, if the object and its relative motion are not important, this can be ignored or removed from the spatial representation. However, if the relative position, direction, and speed of the object 520 are in the range of collision, assuming that they maintain the current path, then the present invention can be applied to any object 520, 560, Even if it can not be detected. For example, by the time one object moves too quickly and is locally and independently identified by another object 520, collision may not be prevented.

근처 물체의 검출 및 이와의 상호작용은 각각의 물체가 그 주변의 공간적 표현을 구축하고 그에 따라 반응할 수 있게 한다. 도 5에 도시된 바와 같이 및 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 물체의 근처 물체의 인식은 그의 상대적 위치뿐만 아니라, 물체의 상태도 포함한다. 즉, 물체의 상대적 움직임, 속도, 미션 목표(mission objective), 반응 시간, 능력 등을 포함한다. 각 물체의 움직임은 도 5의 도시에서 큰 화살표(515, 525, 535, 545, 555, 565)로서 도시되어 있다. 물체들이 상호작용하여 그들의 공간적 위치를 개선할 때, 그들은 근처 물체들의 이동 속도와 방향 등의 정보를 더 수집한다. 이것은 각각의 물체가 그 환경의 국지적 공간적 표현 또는 인식을 생성하고 확률론적 충돌을 탐색할 수 있게 한다.The detection and interaction of nearby objects allows each object to build up a spatial representation of its surroundings and react accordingly. As shown in Fig. 5 and according to one embodiment of the present invention, the recognition of a nearby object of each object includes not only its relative position, but also the state of the object. The relative motion, velocity, mission objective, reaction time, ability, etc. of the object. The movement of each object is shown as large arrows 515, 525, 535, 545, 555, 565 in the view of FIG. As objects interact to improve their spatial position, they collect more information about the speed and direction of movement of nearby objects. This allows each object to generate local spatial representations or perceptions of its environment and search for stochastic conflicts.

도 6은, 본 발명의 한 실시예에 따라 결정될 수 있는, 도 5에 도시된 복수의 근처 물체들의 물체 중심적 관계형 표현이다. 도 6에 도시된 도시는 도 5의 최좌측 물체(540)에 관한 물체 중심적이다. 즉, 도 6의 도시는 하나의 물체(540)의 관점으로부터의 근처 물체들에 관한 관계형 정보를 제공한다. 각 물체의 공간적 표현은 동일한 데이터를 표현할 수 있는 반면, 각각은 상이하고 독립적일 것이다. 게다가, 각각은 위치 신뢰성 및 정확도에서 상이한 편차를 가질 수 있다. 도 6에서, 중앙 물체(540)는 5개의 다른 근처 물체들을 검출한다. 그 관점으로부터, 3개의 물체(510, 520, 530)는 그의 좌측에 있고 2개의 물체(550, 560)는 그의 우측에 있다. 물체들 모두는 그 위치와 나란히 있거나 그 위치 앞에 있다. 따라서, 공간적 표현은 중심 물체(540)에 각각의 근처 물체에 관한 관계형 위치 데이터를 제공한다.Figure 6 is an object-centric relational representation of a plurality of nearby objects shown in Figure 5, which may be determined in accordance with one embodiment of the present invention. 6 is an object centered on the leftmost object 540 in FIG. That is, the illustration of FIG. 6 provides relational information about nearby objects from the perspective of one object 540. While the spatial representation of each object can represent the same data, each will be different and independent. In addition, each may have different deviations in position reliability and accuracy. In Figure 6, the central object 540 detects five other nearby objects. From that point of view, the three objects 510, 520, 530 are on the left side thereof and the two objects 550, 560 are on the right side thereof. All objects are in line with or in front of their position. Thus, the spatial representation provides the central object 540 with relational location data for each nearby object.

각각의 근처 물체(510, 520, 530, 550, 560)의 표현은, 그 물체의 움직임을 포함한, 물체 속성을 더 포함한다. 본 발명의 이 실시예에서, 각각의 근처 물체의 상대적 움직임이 화살표(615, 625, 635, 655, 665)로 도시되어 있고, 여기서, 화살표의 길이는 중앙 물체의 속도와 방향(645)에 상대적인 속도를 나타낸다. 예를 들어, 최좌측 물체(530)의 움직임과 중앙 물체(540)의 움직임은 본질적으로 평행하다. 그러나, 2개의 방향 화살표(635, 645)의 크기 비교로 알 수 있는 바와 같이 최좌측 물체(530)는 중앙 물체(540)보다 상당히 더 느리게 움직이고 있다. 유사하게, 중앙 물체(540)와 우측 하단 물체(560)의 속도는 유사하지만, 각각은 상이한 방향으로 배향되어 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 6에 도시된 공간적 표현은 순전히 물체 중심적인 반면, 또 다른 표현에서는 공통의 기준 프레임을 이용할 수 있다.The representation of each of the nearby objects 510, 520, 530, 550, 560 further includes an object attribute, including the motion of the object. In this embodiment of the invention, the relative movement of each of the adjacent objects is shown by the arrows 615, 625, 635, 655, 665, where the length of the arrow is relative to the velocity and direction 645 of the central object It represents speed. For example, movement of the leftmost object 530 and movement of the central object 540 are essentially parallel. However, as can be seen by comparison of the magnitudes of the two directional arrows 635 and 645, the leftmost object 530 is moving considerably slower than the central object 540. Similarly, the speeds of the central body 540 and the lower right body 560 are similar, but each is oriented in a different direction. In another embodiment of the present invention, the spatial representation shown in Figure 6 is purely object-centric, while in another representation a common reference frame may be used.

도 6에 도시된 공간적 표현은 또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 각 물체의 위치 신뢰성의 표시 또는 물체가 다른 물체보다 높은 미션 우선순위를 갖는지 등의 추가 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 물체는 원 내의 점(dot)으로서 도시될 수 있고, 여기서 점은 물체의 결정된 공간적 위치를 나타내고 원의 크기는 그 결정의 편차를 나타낸다. 점을 둘러싼 작은 원은 위치가 신뢰성이 높고 정확하다는 것을 나타내는 반면, 더 큰 원은, 실제의 위치는, 원의 중심에 있는 것으로 도시되어 있지만, 원 내의 임의의 장소에 있을 수 있다는 것을 의미한다.The spatial representation shown in FIG. 6 may also include additional information, such as an indication of position reliability of each object or whether the object has a higher mission priority than another object, in another embodiment of the present invention. For example, an object may be shown as a dot in a circle, where the point represents the determined spatial position of the object and the size of the circle represents the deviation of that crystal. A small circle surrounding a point indicates that the position is reliable and accurate, while a larger circle means that the actual position may be anywhere in the circle, although shown as being in the center of the circle.

도 7은, 본 발명의 한 실시예에 따른 거동 수정의 한 실시예를 도시하는 도 5 및 도 6에 도시된 복수의 근처 물체들의 또 다른 물체 중심적 관계형 표현이다. 이 경우에, 도시된 공간적 표현은 도 5의 중앙 물체(510)에 기초한다. 따라서, 3개의 물체(540, 550, 560)는 중앙 물체(510) 뒤에 있고 2개의 물체(520, 530)는 물체(510)의 앞에 있다. 도 7은, 비록 상이한 물체(510)에 대한 관계형 표현이지만, 도 6과 일치하는 움직임 벡터를 포함한다.Figure 7 is another object centric representation of a plurality of nearby objects shown in Figures 5 and 6 illustrating one embodiment of behavior modification in accordance with one embodiment of the present invention. In this case, the spatial representation shown is based on the central object 510 of FIG. Thus, the three objects 540, 550, and 560 are behind the central object 510 and the two objects 520 and 530 are in front of the object 510. Figure 7 includes a motion vector that is consistent with Figure 6, albeit a relational representation for a different object 510. [

상대적 위치 정보(범위 및 방위)와 이동의 속도 외에도, 도 7은 거동 정보를 더 포함한다. 이 경우에, 중앙 물체(510)의 미션 목표(목적지 도달)가 별표(720)로서 표현되어 있고 목표(770)까지의 그 제안된 경로는 점선(710)으로 표현되어 있다. 제안된 1차 경로(710)와 함께 그 상대적 순간 속도와 상대적 이동 방향을 나타내는 중앙 물체의 움직임 벡터(715)가 있다. 도 7은 근처 물체(520)의 미션 목표를 오각형(780)으로서 더 도시하고, 그 물체의 움직임 벡터(725)를 더 도시하고 있다.In addition to the relative position information (range and orientation) and the speed of movement, Figure 7 further includes behavior information. In this case, the mission target (reaching the destination) of the central object 510 is represented as asterisks 720 and its proposed path up to goal 770 is represented by dotted line 710. Along with the proposed primary path 710, there is a motion vector 715 of the center object that indicates its relative instantaneous velocity and relative motion direction. 7 further shows the mission target of the nearby object 520 as a pentagon 780 and further shows the motion vector 725 of the object.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 각 물체는 근처 물체들 각각으로부터 수신된 상태 정보를 우선순위화하고 근처 물체들간의 확률론적 충돌이 있는지를 결정한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각 물체의 공간적 인식 엔진 및 보호된 움직임 모듈과 조율한 거동 엔진은, 물체들이 그들의 현재 코스와 속도를 유지한다면, 물체들간의 충돌 등의 상충이 가능성 있는지를 독립적으로 결정한다. 물체들의 상호작용 및 전송된 상태 정보에 기초하여, 각각의 물체는 그들의 각각의 목표(770, 780)를 우선순위화한다. 도 7에 도시된 중앙 물체는, 충돌이 일어날 것 같고 그 목표가 충돌 물체보다 더 낮은 정도의 우선순위를 가진다고 인식한다. 따라서, 거동 엔진은 제안된 코스를 2차 경로(750)로 수정하거나, 대안으로서, 잠재적 충돌이 방지될 때까지 정지한다(또는 그 속도를 줄인다). 더 높은 우선순위 목표를 갖는 다른 근처 물체(520)는, 그 목표(780)까지의 그 제안된 경로를 유지한다. 중요하게도, 이 결정은, 조율되는 동안, 각각의 물체에 의해 독립적으로 이루어진다. 거동 수정을 우선순위화하는 목표를 향한 물체들 사이의 상태 정보의 교환은 광범위한 인자에 기초할 수 있다. 예를 들어, 접근하는 기차와 동시에 철로를 횡단하는 접근하는 자동차는, 그 충돌이 자전거 도로 상의 자전거와 충돌인 경우와는 상이하게 반응할 수 있다. 아마도 양쪽 경우에서 자동차는 더 높은 목표 우선순위를 갖지만, 기차는, 그 중량, 속도 및 움직임 수정 능력에 기초하여, 단순히 그 코스를 변경할 수 없거나 또는 의미있게, 단기적으로, 그 속도를 수정할 수 없다. 이들 인자를 알면, 자동차는 충돌 해결에 대한 그 접근법을 수정할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예는, 따라서, 적절한 응답을 행하는데 있어서, 충돌이 존재하는 물체들과 다른 근처 물체들의 특성 및 능력과 같은 인자들을 고려한다. 인자들로는, 운동량, 파손성, 기동성, 값, 탑재 화물의 중요성, 시간-민감도 등이 포함될 수 있다. 이러한 특성은 다른 근처 물체들에 브로드캐스팅될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each object prioritizes the received state information from each of its neighboring objects and determines if there is a probabilistic collision between nearby objects. According to one embodiment of the present invention, a behavioral engine tuned with a spatial recognition engine and a protected motion module of each object can determine whether there is a possibility of a conflict, such as a collision between objects, if the objects maintain their current course and velocity. . Based on the interaction of objects and the transmitted state information, each object prioritizes their respective goals 770,780. The central object shown in Figure 7 recognizes that a collision is likely to occur and that the target has a lower priority than the colliding object. Thus, the behavior engine modifies the proposed course to the secondary path 750, or, alternatively, stops (or slows down) until a potential collision is prevented. While another nearby object 520 having a higher priority goal maintains its proposed path up to its goal 780. Importantly, this determination is made independently of each object during tuning. The exchange of state information between objects towards the goal of prioritizing behavior modification can be based on a wide range of factors. For example, a car approaching a railroad track at the same time as an approaching train may react differently than if the crash were a collision with a bicycle on a bicycle path. Perhaps in both cases the car has a higher goal priority, but the train can not simply change its course based on its weight, speed and ability to correct the move, or modify the speed in the short term, meaningfully. Knowing these factors, the automobile can modify its approach to conflict resolution. One or more embodiments of the present invention therefore take into account such factors as the nature and ability of objects in conflict and other nearby objects in making the appropriate response. Factors may include momentum, breakdown, maneuverability, value, importance of loaded cargo, and time-sensitivity. This property can be broadcast to other nearby objects.

당업자라면, 물체가 움직이고 그들의 공간적 관계가 변할 때, 개별 우선순위화 및 거동 수정도 역시 변해야 한다는 것을 이해할 것이다. 물체들 각각이 데이터의 피어-투-피어 통합을 제공하지만, 각각의 물체는 독립적인 거동 결정을 내린다.Those skilled in the art will understand that, as objects move and their spatial relationships change, individual prioritization and behavior modification must also change. Each of the objects provides peer-to-peer integration of the data, but each object makes independent behavior decisions.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 분산형 위치파악 및 협력적 거동 결정을 위한 시스템의 고수준 블록도를 제시한다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 물체들 각각은 공간 인식 엔진(820) 및 거동 엔진(850)에 통신가능하게 연결된 검출 모듈(810)을 가질 수 있다. 검출 모듈은, 하나 이상의 근처 물체들의 존재를 감지하고 이들 물체들로부터 물체의 관계형 위치(범위 및 방위) 뿐만 아니라 소정의 상태 정보를 알아내도록 동작가능하다. 그 정보는, 물체의 상대적 움직임(속도 및 방향) 뿐만 아니라 물체의 능력, 물체의 물리적 속성, 미션 파라미터 등을 포함할 수 있다. 검출 모듈은 또한 물체로부터 공간적 정보를 얻을 수 있고 그 정보를 이용하여 그 물체의 상대적 위치를 설정할 뿐만 아니라 수신하는 물체 그 자신의 공간적 데이터를 향상시킬 수 있다. 물체의 검출과 관계형 데이터의 결정은, 한 실시예에서, (여기서는 RFID 태그라고도 하는) 초광대역 무선 주파수 식별 태그(Ultra Wide Band Radio Frequency Identification tag)와 관련 분야의 당업자에게 알려진 기타의 수단들에 의해 얻어질 수 있다. 이들 태그들의 상호작용 및 통합은 다양한 물체들 사이에서 정보성 데이터를 통신하는데 이용될 수 있다.Figure 8 illustrates a high-level block diagram of a system for distributed location and cooperative behavior determination in accordance with one embodiment of the present invention. According to one embodiment of the present invention, each of the one or more objects may have a detection module 810 communicatively coupled to the spatial recognition engine 820 and the behavior engine 850. The detection module is operable to sense the presence of one or more nearby objects and to obtain the desired state information as well as the relational location (range and orientation) of the object from these objects. The information may include not only the relative motion (speed and direction) of the object, but also the capabilities of the object, physical properties of the object, mission parameters, and the like. The detection module can also obtain spatial information from the object and use that information to set the relative position of the object as well as to improve the spatial data of the receiving object itself. The detection of objects and the determination of relational data may be performed in one embodiment by means of an Ultra Wide Band Radio Frequency Identification tag (also referred to herein as an RFID tag) and other means known to those skilled in the relevant art Can be obtained. The interaction and integration of these tags can be used to communicate informative data between various objects.

검출 엔진에 의해 얻어진 정보는, 한 실시예에서, 공간적 인식 엔진(820)에 전송될 수 있다. 공간적 인식 엔진(820)은 물체가 동작하는 환경의 관계형 표현을 구축한다. 한 실시예에서, 공간적 표현은 물체 중심적이며, 물체에게 바로 인근에 있는 다른 물체들에 대한 지속적 정보를 제공한다. 각각의 물체는 그 자신의 공간적 표현 또는 맵 뿐만 아니라 그 자신의 위치파악 방식을 생성하고 유지한다. 다양한 물체들 사이의 표현을 공통의 맵으로 병합하는 것이 필요하지는 않지만, 이 표현은 맵과 각 물체의 위치를 상관시키는 것을 보조하는 공통의 아티팩트 또는 기준 마커를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정된 기준점의 위치가 수개의 물체들의 맵에 표현된 다음 각각에 의해 공통의 기준점으로서 이용될 수 있다.The information obtained by the detection engine may, in one embodiment, be transmitted to the spatial recognition engine 820. [ The spatial recognition engine 820 establishes a relational representation of the environment in which the object operates. In one embodiment, the spatial representation is object-centric and provides persistent information about other objects in the immediate vicinity of the object. Each object creates and maintains its own spatial representation or map as well as its own positioning method. While it is not necessary to merge the representations between the various objects into a common map, this representation may include a common artifact or fiducial marker that assists in correlating the position of each object with the map. For example, the position of the fixed reference point may be used as a common reference point by each of the following represented by a map of several objects.

공간적 인식 엔진은, 본 발명의 한 실시예에서, 시스템 내에 입력되는 엔티티 정의와 일치하는 환경에서의 변화를 나타내는 심볼 표현을 시간 흐름에 따라 추출할 수 있는 추적 알고리즘에 이용되도록 범위와 방위 데이터를 추상화할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 물체가 빠르게 움직이는 큰 차량인지 또는 느리게 걷는 사람인지에 따라 상이하게 반응할 수 있다. 이러한 표현의 출력은 타임 스탬프와 데이터 열화의 표시를 포함하는 움직임 궤적을 포함한다. 예를 들어, 데이터가 노후함에 따라(as data ages), 그 표현은 더욱 더 신뢰성이 떨어지게 되므로 응답을 수정할 수 있다. 이들 심볼 표현은 식별 및 상태 데이터를 전송하는 UWB 태그를 이용함으로써 결정된 것들과는 독립적일 수 있다. 따라서, 심볼 또는 원시 데이터가 태그 정보와 상관될 때, 그 엔티티의 코스와 목표의 신뢰성이 향상된다. 마찬가지로, 시스템은 상관되지 않은 또는 참여하지 않은 엔티티들을 식별할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the spatial recognition engine abstracts the range and orientation data to be used in a tracking algorithm that can extract symbol representations representing changes in the environment consistent with the entity definitions input into the system over time can do. For example, the present invention can react differently depending on whether the object is a fast-moving large vehicle or a person who is walking slowly. The output of this representation includes a motion trajectory that includes an indication of a timestamp and data degradation. For example, as data ages, the expression becomes more and more unreliable and the response can be modified. These symbol representations may be independent of those determined by using UWB tags that transmit identification and status data. Thus, when symbols or primitive data are correlated with tag information, the reliability of the course and target of the entity is improved. Likewise, the system can identify entities that are uncorrelated or not.

공간적 인식 엔진(820)과 검출 모듈(810) 양쪽 모두는 데이터를 전송하고 거동 엔진(850)에 통신가능하게 연결된다. 거동 엔진(850) 및 공간적 인식 엔진(820)은 보호된 움직임 모듈(830)에도 통신가능하게 연결된다. 보호된 움직임 모듈(830)은 각각의 검출된 근처 물체의 상대적 위치와 상태를 호스트 물체의 거동 속성과 함께 평가하여 임의의 확률론적 충돌이 존재하는지를 결정한다. 예를 들어, 보호된 움직임 모듈(830)은, 공간적 표현에 기초하여, 근처 물체들 중 하나가, 또 다른 물체와는 상반되게, 호스트 물체의 현재 경로와 충돌할 것이라고 결정할 수 있다. 다른 실시예에서, 보호된 움직임 모듈(830)은, 현재 궤적에 기초하여, 호스트 물체가 미션을 실행하는 호스트의 능력을 위태롭게 할 수 있는 알려진 위험과 조우할 것이라고 결정할 수 있다. 이 경우, 위험은, 또 다른 물체, 주변 경계, 고정된 장애물, 및 환경 인자 등을 포함할 수 있다. 보호된 움직임 모듈에는, 근처 물체의 움직임 또는 다른 알려진 위험이 미션을 실행하는 물체의 능력에 도전하거나 물체 자체의 건강과 웰빙을 위협하는지를 결정하는 복수의 확률론적 알고리즘이 장착될 수 있다.Both the spatial recognition engine 820 and the detection module 810 transmit data and are communicatively coupled to the behavior engine 850. Behavioral engine 850 and spatial recognition engine 820 are also communicatively coupled to protected motion module 830. The protected motion module 830 evaluates the relative position and state of each detected nearby object along with the behavior of the host object to determine if there is any probabilistic collision. For example, the protected motion module 830 may determine, based on the spatial representation, that one of the nearby objects will collide with the current path of the host object, contrary to another object. In another embodiment, the protected motion module 830 may determine, based on the current trajectory, that the host object will encounter a known risk that may jeopardize the ability of the host executing the mission. In this case, the risk may include another object, a peripheral boundary, a fixed obstacle, and environmental factors. Protected motion modules may be equipped with a plurality of probabilistic algorithms that determine the motion of nearby objects or other known hazards that challenge the ability of an object to perform a mission or threaten the health and wellbeing of the object itself.

거동 엔진(850)은 이러한 정보를 이용하여 호스트 및/또는 근처 물체의 행동을 조율해 공통의 과제를 달성할 수 있다. 거동 엔진은 또한, 알려진 미션 목표와 인지된 충돌에 기초하여 근처 물체들간의 활동을 선택적으로 조율할 수 있다. 거동 엔진은 또한, 근처 물체들 중 하나 이상이 비참여 엔티티일 수 있다는 인식에 기초하여 반응할 수 있다. 수집된 공간적 또는 센서 데이터에 기초하여, 근처 물체의 존재를 결정하는 것이 가능할 수 있다. 물체의 움직임이 추적될 수 있고 충돌이 예측될 수 있지만, 비-상관 시스템(non-correlated system)으로서의 그 상태는 거동 엔진에 의해 상이한 응답을 구동할 수 있다.The behavior engine 850 can use this information to coordinate the behavior of the host and / or nearby objects to achieve a common task. The behavior engine can also selectively coordinate activities between nearby objects based on known mission objectives and perceived collisions. The behavior engine may also respond based on the perception that one or more of the nearby objects may be non-participating entities. Based on the collected spatial or sensor data, it may be possible to determine the presence of a nearby object. Although the motion of an object can be tracked and a collision can be predicted, its state as a non-correlated system can drive a different response by the behavioral engine.

예를 들어, 그리고 본 발명의 한 실시예에 따르면, 모듈은 다른 근처 물체와 상호작용하는 관심대상 설비 또는 환경(운동장 또는 주차장)에 탑재될 수 있다. 탑재된 물체가 고정된 위치에 유지되면, 그 공간적 인식 표현은 환경의 지리적 또는 구조적 특성과 일치한다. 게다가, 탑재된 모듈에, 레이저, 초음파, 입체 시각(stereo vision), 레이더 등을 포함한 다양한 범위/방위 센서가 장착될 수 있다. 이들 시스템들은 탑재된 모듈이 그 공간적 인식 표현의 생성시에 고정된 좌표계의 관점에서 그 부근의 물체를 검출 및 추적할 수 있게 한다. 모듈들은 또한, 추가의 상태 정보를 제공할 수 있는 UWB 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 이용하여 다른 물체들과 상호작용하는 능력을 포함할 수 있다.For example, and in accordance with one embodiment of the present invention, a module may be mounted in a facility or environment of interest (a playground or a parking lot) that interacts with other nearby objects. If the mounted object is held in a fixed position, the spatial recognition representation is consistent with the geographic or structural characteristics of the environment. In addition, the mounted module can be equipped with various range / orientation sensors including laser, ultrasound, stereo vision, radar, and the like. These systems allow the mounted module to detect and track objects in the vicinity of the fixed coordinate system in the generation of the spatial recognition representation. The modules may also include the ability to interact with other objects using a UWB radio frequency identification (RFID) tag capable of providing additional status information.

이 상태 정보는 미리정의된 목록과 비교될 때 특정한 비-열거 물체들을 식별할 수 있는 식별 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탑재된 모듈은 제한된 액세스가 허용된 보안 설비에 배치될 수 있다. 그 영역으로의 진입은 다른 수단에 의해 제어될 수 있지만, 본 발명은 각 물체의 진위성을 확인하기 위해 환경 내의 모든 물체들을 실시간으로 모니터링하는 능력을 가진다. 게다가, 비-열거 또는 비인증된 물체가 환경에서 검출된다면, 본 발명은 그 위치를 추적하고 그 위치와 행동에 관해 당국(authorities)에 경보할 수 있다.The status information may include identification data that can identify particular non-enumerated objects when compared to a predefined list. For example, a mounted module may be deployed in a security facility for which restricted access is allowed. Although entry into that area can be controlled by other means, the present invention has the ability to monitor in real time all objects in the environment to verify the authenticity of each object. In addition, if a non-enumerated or unauthorized object is detected in the environment, the present invention can track its location and alert authorities about its location and behavior.

이렇게 하기 위해, 본 발명의 탑재된 모듈은, 한 실시예에 따르면, 수집된 데이터를 중앙 컴퓨터 또는 프로세서에 전송하는 통신 능력을 더 포함할 수 있다. 상관 엔진(미도시)은 범위와 방위 정보를 삼각측량하여 복수의 탑재된 모듈로부터의 데이터를 조율해 각 물체 위치를 상관시키고 정확하게 추적할 수 있다.To do so, the onboard module of the present invention may further include communication capabilities, according to one embodiment, to transfer the collected data to a central computer or processor. The correlation engine (not shown) triangulates the range and azimuth information to coordinate data from multiple mounted modules to correlate and accurately track each object location.

따라서, 예를 들어, 3개의 탑재된 모듈이 실내의 지리적으로 상이한 위치에 놓여 있고 8개의 물체가 존재하는 실내에서, 본 발명은 각 물체를 추적 및 상관시킬 수 있다. 8개의 물체 중에서, 7개의 물체가 이들 7개의 물체를 인증된 엔티티로서 식별시키는 UWB 태그를 포함한다고 가정한다. 다른 물체는 태그를 갖지 않거나 태그 상의 코드가 인증 목록과 연관되어 있지 않다. 각각의 탑재된 모듈은 각각의 물체에 대한 독립적인 센서 정보와 각각의 인증된 태그에 관련된 센서 정보를 수집한다. 이 정보는 센서 데이터를 UWB 데이터와 정합하기 위해 중앙 프로세서에 의해 상관되고 비교된다. 센서 데이터에 의해 그 위치가 식별되지만 인증된 UWB 데이터와 상관되지 않은 임의의 물체는 비인증된 것으로 간주될 수 있다. 본 발명은 그 후 비인증된 물체를 추적할 수 있고, 당국에 침해에 관해 경보하고, 및/또는 경보를 울릴 수 있다. 그리고, 이력 데이터와 예측 알고리즘을 이용하여, 본 발명은 물체의 움직임을 예측할 수 있다.Thus, for example, in a room where three mounted modules are located at different locations in the room and eight objects are present, the present invention can track and correlate each object. It is assumed that, among the eight objects, seven objects include UWB tags that identify these seven objects as authenticated entities. Other objects do not have tags or the code on the tags is not associated with an authentication list. Each mounted module collects independent sensor information for each object and sensor information associated with each authenticated tag. This information is correlated and compared by the central processor to match the sensor data with the UWB data. Any object whose location is identified by the sensor data but is not correlated with the authenticated UWB data may be considered unauthenticated. The present invention can then track unauthorized objects, alert authorities to violations, and / or sound alerts. Using the history data and the prediction algorithm, the present invention can predict the motion of an object.

본 발명의 하나 이상의 실시예는 모니터링된 환경 내의 엔티티들을 지속적으로 추적하도록 동작할 수 있다. 현재의 기술은 보안된 설비로의 입구와 출구를 모니터링한다. 움직임 검출기 및 유사한 기술은, 물체의 존재 또는 물체의 움직임을 식별할 수 있지만 물체의 위치는 식별할 수 없다. 본 발명은 정의된 기준 프레임 내에서 복수의 물체의 위치의 지속적 모니터링을 가능케 한다. 이 위치 기술은 신원 데이터와 결합되어 기준 프레임 내의 각 물체가 올바른 크리덴셜(credentials)을 갖고 있는지를 결정할 수 있다. 대안으로서, 본 발명은 올바른 크리덴셜을 갖고 있지 않은 엔티티가 국지적 환경 내에 있다는 것을 소정 영역 내의 개개 물체들에게 경보할 수 있다.One or more embodiments of the present invention may operate to continuously track entities within a monitored environment. Current technology monitors the entry and exit to the secured facility. Motion detectors and similar techniques can identify the presence of an object or movement of an object, but the location of an object is not identifiable. The present invention enables continuous monitoring of the position of a plurality of objects within a defined reference frame. This location description may be combined with the identity data to determine if each object in the reference frame has the correct credentials. Alternatively, the present invention may alert individual objects within a given area that an entity that does not have the correct credentials is in a local environment.

동일한 방식으로, 물체들의 정보 추적은 다른 유용한 데이터를 취득하기 위해 수동으로 발생할 수 있다. 예를 들어, 3개 이상의 범위결정 자원을 갖춘 시장(marketplace)에서, 그 시장 내의 각 엔티티의 위치와 움직임은 추적될 수 있다. 그 데이터 단독은 시장 내의 어느 항목이 가장 관심을 끌고 있는지를 나타내거나, 역으로, 관심은 끌지만 판매되지 않는지를 나타낼 수 있다. 유사하게, 엔티티가, 성별, 나이 또는 기타의 특성 등의, 상태 정보를 제공할 수 있는 소정 종류의 전송 능력을 갖는다면, 위치 데이터의 콜렉션(collection of positional data)은 추가로 분류될 수 있다. 개별 물체가 구체적으로 식별될 수 있는 상황에서, 그 개별 물체는 그들의 동작에 기초한 정보에 의해 표적화(target)될 수 있다. 예를 들어, 누군가 시계를 판매하는 카운터에서 반복적으로 멈추는 것으로 보인다면, 그 개인이나 가정에 표적화된 광고가 전달될 수 있다. 본 발명은 GPS 또는 유사한 기술에 의존할 뿐만 아니라 위치 자원들의 균형으로부터의 위치 결정에도 기초할 수 있다는 것에 주목한다.In the same way, tracking information of objects can occur manually to obtain other useful data. For example, in a marketplace with three or more scoping resources, the location and movement of each entity in the market can be tracked. The data alone may indicate which items in the market are most interested, or vice versa, indicating that interest is attracted but not sold. Similarly, a collection of positional data may be further classified if the entity has a certain type of transmission capability that can provide status information, such as gender, age, or other characteristics. In situations where individual objects can be specifically identified, the individual objects may be targeted by information based on their actions. For example, if someone appears to repeatedly pause at a counter selling a watch, a targeted ad may be delivered to that individual or family. Note that the present invention not only rely on GPS or similar technology, but may also be based on positioning from balance of location resources.

본 발명의 또 다른 양태는 근처 물체들의 공간적 인식 및 상대적 움직임에 기초하여 물체 거동을 수정하는 능력이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 거동 엔진(850)은 다양한 행동을 야기하는 호스트 물체에 대한 명령을 개시하는 제어 모듈(870)에 연결된다. 이들 명령들 및 행동들은 또한, 적절할 때, 예측 목적을 위해 다른 물체에 전달되도록 검출 모듈에 전송된다. 보호된 움직임 모듈(830)은 또한, 다른 물체나 사용자에게 잠재적 충돌을 경보하기 위한 수단을 제공할 수 있는 경보 모듈에 연결된다. 예를 들어, 물체가 휴대 전화이고 휴대 전화를 소지한 호스트의 움직임에 기초한다면, 물체는 사용자의 거동을 직접 수정할 능력이 거의 없을 것이다. 그러나, 휴대 전화 또는 유사한 장치는 즉각적인 주목을 요하는 충돌이 식별되었다는 경보를 사용자에게 전송할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 보호된 움직임 모듈은 다른 근처 물체들에게 자신이 인식한 충돌을 경보할 수 있을 것이다. 각각의 다른 물체가 유사한 독립적인 결정을 내리고 있지만, 또 다른 물체의 동일한 충돌의 판정은 이러한 경보에 의해 강화될 수 있다. 경보 모듈(860)은 또한, 다른 센서 데이터와 병합될 수 있는 충돌 및 공간적 인식 데이터를 사용자 단말에 제공하여 제어국의 사용자에게 환경의 포괄적 표현을 제공할 수 있다. 이러한 모드에서, 사용자는 전체 환경 및/또는 전략적 목표의 더 큰 인지에 기초하여 하나 이상의 물체의 미션 목표 또는 거동을 수정할 수 있다.Another aspect of the present invention is the ability to modify object behavior based on spatial perception and relative motion of nearby objects. As shown in Figure 8, the behavior engine 850 is coupled to a control module 870 that initiates a command for a host object that causes various behaviors. These commands and actions are also transmitted to the detection module, when appropriate, to be delivered to another object for prediction purposes. The protected motion module 830 is also coupled to an alert module that can provide a means for alerting other objects or users to potential conflicts. For example, if an object is a mobile phone and is based on the movement of a host with a mobile phone, the object will have little ability to directly modify the behavior of the user. However, a mobile phone or similar device may be able to send an alert to the user that an impact has been identified that requires immediate attention. Likewise, the protected motion module will be able to alert other nearby objects of the collision that they perceive. Although each different object makes a similar independent decision, the determination of the same impact of another object can be enhanced by this alert. The alert module 860 may also provide collision and spatial awareness data, which may be merged with other sensor data, to the user terminal to provide a user of the control station with a comprehensive representation of the environment. In this mode, the user may modify the mission goals or behavior of one or more objects based on the greater perception of the overall environment and / or strategic goals.

도 9는, 본 발명에 따른 물체 거동 결정과 필요하다면 협력적 상대적 위치파악에 기초한 충돌 해결을 위한 한 방법 실시예에 대한 플로차트이다. 이러한 프로세스는 근처 물체의 존재를 식별하는 것(910)에서 시작한다(905). 여기서 설명되고 관련 분야의 당업자에게 공지된 다양한 기술을 이용하여, 각각의 물체는 근처 물체들의 존재와 상대적 위치를 감지한다. 이 데이터를 이용하여, 각각의 근처 물체의 관계형 위치가 구축된다(920). 또한, 공간적 위치 및 상태 정보가 근처 물체들로부터 수신된다(930). 예를 들어, 호스트는 물체가 10미터에서 상대적 120도 방위로 존재한다고 결정할 수 있다. 그 물체는 그 후 호스트 물체에게 그 정확한 공간적 위치와 움직임을 전달할 수 있다. 이에 기초하여, 호스트는 그 공간적 위치를 업데이트하고 그들의 경로가 교차 및 충돌할 것인지를 결정할 수 있다.Figure 9 is a flow chart of one method embodiment for conflict resolution based on object behavior determination and, if necessary, cooperative relative positioning in accordance with the present invention. This process begins with identifying the presence of a nearby object 910 (905). Using various techniques described herein and known to those skilled in the art, each object senses the presence and relative position of nearby objects. Using this data, relational locations of each nearby object are established (920). Further, spatial position and state information is received from nearby objects (930). For example, a host can determine that an object is present at a relative 120 degree azimuth at 10 meters. The object can then communicate its exact spatial location and movement to the host object. Based on this, the host can update its spatial location and determine if their path will cross and collide.

복수의 근처 물체들에 관한 관계형 데이터 뿐만 아니라 공통의 기준을 포함할 수 있는 국지적 환경의 공간적 인식이 이에 따라 구축된다(940). 그 후 공간적 인식 표현은 물체에 대한 행동의 주 코스와 상관되어(960) 임의의 확률론적 충돌이 존재하는지를 결정할 수 있다(970). 이러한 충돌이 존재한다면, 거동 엔진은 충돌을 해결/방지하기 위해 물체의 거동을 수정할 수 있다(980). 본 발명의 보호된 움직임 능력은, 원하는 공간적 위치로 진행하는 것과 같은 움직임을 조율 및 수정하고, 규정된 거리의 또 다른 물체를 추종하거나 특정한 영역을 탐색/배회하면서 동일한 미션 목표를 가진 다른 물체와의 상호작용을 최소화함으로써 지면 커버리지(ground coverage)를 최대화하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 시스템은 또한, 태깅된 엔티티들(tagged entities)의 위치를 추적하고 이들 엔티티들이 제한된 지역에 진입할(또는 벗어날) 때 사용자에게 경보하는데 이용될 수 있다. 운동장의 안전구역을 벗어나는 어린이, 공장 설비의 제한 구역 내로의 무단 진입을 예로서 들 수 있다. 시스템은 또한, 사각지역 코너 부근에서의 임박한 충돌을 보행자와 자동차에게 비슷하게 경고하고, 운전자에게 접근하는 학교 지역을 경고하며 심지어 자동차가 그 지역에서 소정 속도 한계를 초과하는 능력을 저지할 수 있다.The spatial perception of the local environment, which may include common criteria as well as relational data about a plurality of nearby objects, is thus constructed (940). The spatial recognition representation may then be correlated 960 with the main course of behavior for the object to determine if there is any probabilistic collision 970. If such a collision is present, the behavioral engine may modify the behavior of the object to resolve / prevent the collision (980). The protected motion capability of the present invention can be used to coordinate and correct movements such as proceeding to a desired spatial location, to track another object at a defined distance, or to search for / Can be used to maximize ground coverage by minimizing the interaction. The system of the present invention may also be used to track the location of tagged entities and alert the user when these entities are entering (or departing from) a restricted area. Examples include unauthorized entry into a restricted area of a child's or plant facility outside the safe area of the playground. The system can also warn pedestrians and cars alike of imminent collisions near the corner of a square area, alert the school area to approach the driver, and even inhibit the ability of the vehicle to exceed a certain speed limit in the area.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 물체는 물체 뿐만 아니라 그 물체의 소정 부분들의 정확한 거리 및 범위 결정을 제공하기 위해 복수의 태그 또는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 큰 차량은 위험이나 충돌에 관하여 그 배향과 정확한 위치가 결정될 수 있도록 배향된 복수의 태그와 안테나를 가질 수 있다. 이런 방식으로, 이러한 차량 내의 사용자 또는 거동 엔진은, 전체 물체가 아니라 물체의 소정 부분이 충돌한다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 좁은 하역장(loading dock) 내로 후진하는 트럭을 고려한다. 하역장은 하역장 상의 장애물을 마킹하는 위험 태그를 포함하는 반면 트럭은 차량의 각 코너 상에 태그와 안테나를 포함한다.In accordance with another embodiment of the present invention, an object may include a plurality of tags or sensors to provide accurate distance and range determination of the object as well as certain portions of the object. For example, a large vehicle may have a plurality of tags and antennas oriented so that their orientation and exact position can be determined with respect to risk or impact. In this way, the user or motion engine in such a vehicle can determine that not a whole body, but a certain portion of the body, is colliding. For example, consider a truck that moves back into a narrow loading dock. The docks include danger tags that mark obstacles on the loading dock while trucks include tags and antennas on each corner of the vehicle.

트럭이 본 발명의 시스템을 갖춘 하역장 내로 이동할 때, 트럭은 물체의 움직임을 조작하여 차량의 임의의 특정한 부분의 충돌을 방지할 수 있다. 본 발명은 살아있는 유기체가 사용하는 인지 기술을 기계 장치에 적용한다. 예를 들어, 뉴욕시의 붐비는 거리를 걷고 있는 사람을 고려한다. 자신의 감각을 이용하여, 개인은 그 지리적 위치에 관한 공간 데이터뿐만 아니라 바로 인근에 있는 다른 움직이는 물체에 관한 관계형 인식을 수집한다. 그 사람은 지점 A로부터 B로 총 4개의 도시 블록(city blocks)을 이동하는 목표를 가지고 있을 수 있다. 이렇게 하기 위해 그 사람은 거리를 걸어 내려가는 것에서부터 개시된 이동의 1차 경로를 설정했을 수 있다. 일단 인도 위에 있다면, 그 사람은 인도 위의 다른 사람들, 카트, 물체들의 움직임과 위치를 신속하게 평가하고 이들을 피해야 한다. 전형적인 오후에, 근처를 이동하는 다른 이들을 감안하지 않고 직선으로 인도를 걸어 내려가는 것은 불가능할 것이다.When a truck moves into a loading station equipped with the system of the present invention, the truck can manipulate the movement of the object to prevent collision of any particular portion of the vehicle. The present invention applies the cognitive techniques used by living organisms to machines. Consider, for example, a person walking down the crowded streets of New York City. Using his own sense, an individual collects spatial data about its geographic location as well as relational perceptions about other moving objects in the immediate vicinity. The person may have the goal of moving a total of four city blocks from point A to B. To do so, the person may have set up a primary route of movement initiated from walking down the street. Once on India, he should quickly assess the movement and location of other people, carts, objects on India and avoid them. In a typical afternoon, it would be impossible to walk down a straight line without considering other people moving nearby.

그리고, 그 사람이 교차로에 오게 되면, 그 사람은 다시 한번 센서 데이터와 횡단보도 신호 등의 부수 정보를 이용하여, 항상 충돌에 대한 국지적 상황을 살피며 횡단을 시도할지를 결정할 것이다. 개인들은 복잡한 환경을 잘 헤쳐 나가거나, 너무 근접하지 않고 다른 개인을 추종하거나, 1차 경로가 이용불가능하다고 판단되면 이동 경로를 수정할 수 있다. 본 발명의 실시예는 물체 거동 결정과 협력적 상대적 위치파악에 기초한 충돌 해결의 로직을 적용하여 사용자의 또는 물체의 능력을 향상시켜 확률론적 충돌을 해결하면서 미션 목표를 달성한다.Then, when the person comes to the intersection, he will once again use the side information such as the sensor data and the crosswalk signal to determine whether to always try to traverse the local situation for the collision. Individuals can navigate the complex environment well, follow other individuals without being too close, or modify the route if it is determined that the primary route is unavailable. Embodiments of the present invention apply the conflict resolution logic based on object behavior determination and collaborative relative positioning to improve the ability of a user or object to achieve a mission goal while resolving probabilistic conflicts.

본 발명의 한 양태는 최적의 협력적 위치 결정과 필요하다면 충돌 해결을 제공하는 센서 데이터의 융합이다. 이것은 고도로 정확한 센서 플랫폼을 이용할 뿐만 아니라 모호성이 적은 플랫폼과 그 데이터를 융합함으로써 이루어진다. 예를 들어, "추종" 거동을 설정하는 초기 접근법은, 임의의 물체가 또 다른 물체의 보고된 위치로 진행해야 한다는 개념에 기초하였다. 제1 물체가 이동하고 새로운 위치를 보고하면, 추종하는 물체는 그에 따라 그 코스를 수정할 것이다. 위치 결정 및 시간 지연에서의 큰 에러는 이러한 접근법을 성공하지 못하게 한다. 본 발명은 상이한 센서 플랫폼들을 밸런싱함으로써 이러한 및 기타의 유사한 실패를 해결한다. 예를 들어, 모호하게 보이는 다양한 정확하고 안정된 타겟들을 명확히 하기 위해 근처 물체(타겟 물체)의 덜 정확한 GPS 위치 결정이 이용될 수 있다.One aspect of the present invention is the convergence of sensor data that provides optimal cooperative positioning and, if necessary, collision resolution. This is achieved not only by using a highly accurate sensor platform, but also by blending the data with a platform with less ambiguity. For example, the initial approach to setting the "following" behavior was based on the idea that any object should proceed to the reported location of another object. If the first object moves and reports a new position, the following object will modify its course accordingly. Large errors in positioning and time delay make this approach unsuccessful. The present invention solves these and other similar failures by balancing the different sensor platforms. For example, a less accurate GPS positioning of a nearby object (target object) can be used to clarify various precise and stable targets that appear obscure.

본 발명이 소정의 특정성을 갖고 설명되고 예시되었지만, 본 개시는 예로서만 이루어진 것이고 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 부품들의 조합과 배열에서의 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.While the present invention has been described and illustrated with a certain degree of particularity, it is to be understood that this disclosure is by way of example only and that various changes in the combinations and arrangements of parts may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention .

본 발명의 바람직한 실시예들이 이하에 개요된다. 물체에 의한 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 한 방법 실시예는 하기의 단계들을 포함한다:Preferred embodiments of the invention are outlined below. One method for determining behavior by an object and resolving conflicts includes the following steps:

● 하나 이상의 근처 물체의 존재를 식별하는 단계;Identifying the presence of one or more nearby objects;

● 하나 이상의 근처 물체를 포함한 환경의 국지적 공간적 인식 ―상기 국지적 공간적 인식은 하나 이상의 근처 물체들 각각의 상대적 범위, 방위 및 움직임을 포함함―을 구축하는 단계;Establishing a local spatial awareness of the environment including one or more nearby objects, the local spatial awareness including relative ranges, orientations and motions of each of the one or more nearby objects;

● 국지적 환경의 국지적 공간적 인식을 물체의 행동의 1차 코스와 상관시키는 단계;Correlating the local spatial perception of the local environment with the first course of action of the object;

● 국지적 공간적 인식과 물체의 행동의 1차 코스 사이에서 하나 이상의 확률론적 충돌을 결정하는 단계; 및Determining one or more probabilistic collisions between the local spatial awareness and the first course of action of the object; And

● 하나 이상의 확률론적 충돌의 결정에 응답하여, 물체의 거동을 수정하는 단계.- Modifying the behavior of the object in response to the determination of one or more probabilistic collisions.

물체에 의한 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 방법 실시예의 다른 바람직한 특징은 하기의 것들을 포함한다:Methods for Determining Behavior by an Object and Methods for Resolving Conflicts Other desirable features of embodiments include:

● 수정하는 단계는 하나 이상의 확률론적 충돌을 해결하기 위해 행동의 1차 코스를 변경하는 단계를 포함한다.The modifying step includes modifying the first course of action to resolve one or more probabilistic conflicts.

● 수정하는 단계는 하나 이상의 확률론적 충돌을 해결하기 위해 행동의 1차 코스를 행동의 2차 코스로 대체하는 단계를 포함한다.● Modifying involves replacing the first course of action with a second course of action to resolve one or more probabilistic conflicts.

● 행동의 1차 코스는 미션 목표와 연관되고, 수정하는 단계는 하나 이상의 확률론적 충돌을 해결하기 위해 미션 목표를 변경하는 단계를 포함한다.The first course of action is associated with the mission goal, and the modifying step involves modifying the mission goal to resolve one or more probabilistic conflicts.

● 하나 이상의 확률론적 충돌은 미리결정된 보호된 움직임 프로토콜에 의해 결정된다.One or more probabilistic collisions are determined by a predetermined protected movement protocol.

● 미리결정된 보호된 움직임 프로토콜은 물체들 사이의 최소의 안전 분리 거리를 유지하는 것을 포함한다.The predetermined protected motion protocol includes maintaining a minimum safe separation distance between objects.

● 하나 이상의 확률론적 충돌은 물체와 하나 이상의 근처 물체들 사이의 충돌이다.● One or more probabilistic collisions are collisions between objects and one or more nearby objects.

● 하나 이상의 확률론적 충돌은 물체와 알려진 위험 사이의 충돌이다.● One or more probabilistic collisions are collisions between objects and known risks.

● 국지적 공간적 인식은 하나 이상의 근처 물체들 각각의 범위 기반 추적(range based tracking)을 포함한다.• Local spatial perception includes range based tracking of each of one or more nearby objects.

● 하나 이상의 근처 물체의 존재는 초광대역 무선 주파수 식별 태그들의 상호작용에 의해 결정된다.The presence of one or more nearby objects is determined by the interaction of UWB RFID tags.

● 하나 이상의 근처 물체들 각각으로부터 상태 데이터를 수신하는 단계를 더 포함한다.- receiving status data from each of one or more nearby objects.

● 상태 데이터는 물체 식별자를 포함한다.● State data contains the object identifier.

● 구축하는 단계는 식별된 하나 이상의 근처 물체들 각각의 물체 식별자를 근처 물체들의 미리결정된 인증 목록과 상관시키는 단계를 포함한다.The building step comprises correlating the object identifier of each of the identified one or more nearby objects with a predetermined authentication list of nearby objects.

● 하나 이상의 확률론적 충돌은 하나 이상의 근처 물체들의 비인증된 존재를 식별하는 단계를 포함한다.• One or more probabilistic collisions include identifying unauthorized existence of one or more nearby objects.

● 하나 이상의 확률론적 충돌의 결정에 응답하여 사용자 경보 시스템을 개시하는 단계를 포함한다.- initiating a user alarm system in response to the determination of one or more probabilistic collisions.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 물체에 의한 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 시스템은 하기의 것들을 포함한다:In another preferred embodiment of the present invention, a system for determining behavior by an object and resolving conflicts comprises:

● 하나 이상의 근처 물체의 존재를 검출하도록 동작가능한 검출 모듈;A detection module operable to detect the presence of one or more nearby objects;

● 검출 모듈에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 근처 물체의 공간적 표현 ―이 공간적 표현은 하나 이상의 근처 물체들 각각에 관한 상대적 위치 및 병진 정보를 제공함― 을 생성하도록 동작가능한 공간적 인식 엔진;A spatial recognition engine communicatively coupled to the detection module, operable to generate a spatial representation of one or more nearby objects, the spatial representation providing relative position and translation information for each of one or more nearby objects;

● 공간적 인식 엔진에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 확률론적 충돌을 식별하도록 동작가능한 보호된 움직임 모듈; 및A protected motion module communicatively coupled to the spatial recognition engine and operable to identify one or more probabilistic collisions; And

● 보호된 움직임 모듈에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 확률론적 충돌의 식별에 응답하여 물체 거동을 수정하도록 동작가능한 거동 엔진.A behavioral engine communicatively coupled to a protected motion module and operable to modify object behavior in response to identification of one or more probabilistic impacts.

물체에 의한 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 시스템의 다른 특징은 하기의 것들을 포함할 수 있다:Other features of the system for determining behavior by objects and resolving conflicts may include the following:

● 검출 모듈은 활성 범위결정 자원으로부터 위치 정보를 수신한다.● Detection module receives position information from active range decision resources.

● 검출 모듈은 하나 이상의 근처 물체로부터 집합적 위치 정보를 수신한다.• The detection module receives collective position information from one or more nearby objects.

● 물체와 검출된 하나 이상의 근처 물체 사이에는 하나 이상의 확률론적 충돌이 존재한다.There is at least one probabilistic collision between an object and one or more nearby objects detected.

● 보호된 움직임 모듈은 하나 이상의 미리결정된 보호된 움직임 프로토콜을 포함한다.A protected motion module includes one or more predetermined protected motion protocols.

● 하나 이상의 미리결정된 보호된 움직임 프로토콜은 물체들 사이의 최소의 분리를 유지하는 것을 포함한다.At least one predetermined protected motion protocol includes maintaining a minimum separation between objects.

● 하나 이상의 확률론적 충돌은 물체와 하나 이상의 근처 물체들 사이의 충돌이다.● One or more probabilistic collisions are collisions between objects and one or more nearby objects.

● 하나 이상의 확률론적 충돌은 물체와 알려진 위험 사이의 충돌이다.● One or more probabilistic collisions are collisions between objects and known risks.

● 하나 이상의 확률론적 충돌은 공간적 표현에서 비인증된 물체의 검출이다.● One or more probabilistic collisions are the detection of unauthorized objects in spatial representation.

● 거동은 미션 목표를 달성하는 행동의 1차 코스이다.● Behavior is the first course of action to achieve mission goals.

● 거동 엔진은 물체의 집합적 미션 목표와 하나 이상의 근처 물체 중 적어도 하나를 수정한다.● Behavioral engine modifies at least one of the object's collective mission objectives and one or more nearby objects.

● 공간적 표현은 물체 중심적이다.● Spatial representation is object-centric.

충돌 식별 및 해결을 위한 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 하기의 것들을 포함한다:Another preferred embodiment of the invention for collision identification and resolution includes the following:

● 각각이 하나 이상의 근처 물체들의 존재를 검출하도록 동작가능한 복수의 검출 모듈 - 복수의 검출 모듈들 각각은 하나 이상의 근처 물체로부터 상태 정보를 수신하도록 동작가능한 수신기를 포함함 -;A plurality of detection modules each operable to detect the presence of one or more nearby objects, each of the plurality of detection modules including a receiver operable to receive status information from one or more nearby objects;

복수의 검출 모듈들 각각에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 근처 물체들의 공간적 표현 ―공간적 표현은 하나 이상의 근처 물체들 각각에 대한 상대적 위치 및 병진 정보를 제공함― 을 생성하도록 동작가능한 공간적 인식 엔진;A spatial recognition engine communicatively coupled to each of the plurality of detection modules, the spatial recognition engine being operable to generate a spatial representation of one or more nearby objects, the spatial representation providing relative position and translation information for each of the one or more nearby objects;

● 공간적 인식 엔진에 연결되고, 상대적 위치 및 병진 정보를 수신된 상태 정보와 상관시키도록 동작가능한 상관 엔진;A correlation engine coupled to the spatial recognition engine and operable to correlate relative position and translation information with received state information;

● 공간적 인식 엔진과 상관 엔진에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 충돌을 식별하도록 동작가능한 보호된 움직임 모듈; 및A protected motion module communicatively coupled to the spatial recognition engine and the correlation engine, the protected motion module being operable to identify one or more conflicts; And

● 보호된 움직임 모듈에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 충돌의 식별에 응답하여 거동을 수정하도록 동작가능한 거동 엔진.A behavioral engine communicatively coupled to the protected motion module and operable to modify the behavior in response to identification of one or more impacts.

충돌 식별 및 해결을 위한 시스템의 추가 특징은 하기의 것들을 포함한다:Additional features of the system for identifying and resolving conflicts include:

● 복수의 검출 모듈들 각각은 하나 이상의 근처 물체들 각각에 대한 범위 정보를 독립적으로 수집하도록 동작가능하다.Each of the plurality of detection modules is operable to independently collect range information for each of one or more nearby objects.

● 상태 정보는 식별 데이터를 포함한다.• Status information includes identification data.

● 하나 이상의 충돌은 복수의 검출 모듈에 의해 검출된 물체들과 수신된 상태 정보 사이의 비-상관을 포함한다.• One or more collisions include a non-correlation between objects detected by a plurality of detection modules and received state information.

당업자가 본 개시를 읽으면, 여기서 개시된 원리를 통해 협력적 공간적 위치파악을 위한 시스템 및 프로세스를 위한 역시 추가적인 대안의 구조적 및 기능적 설계를 이해할 것이다. 따라서, 특정한 실시예와 응용이 예시되고 설명되었지만, 개시된 실시예는 여기서 개시된 정확히 그대로의 구성 및 컴포넌트로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 첨부된 청구항에서 정의된 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 여기서 개시된 방법 및 장치의 구조, 동작 및 세부사항에서 당업자에게 명백한 다양한 수정, 변경, 및 변형이 이루어질 수 있다.As those skilled in the art read the present disclosure, those skilled in the art will also appreciate additional alternative structural and functional designs for systems and processes for cooperative spatial localization through the principles disclosed herein. Thus, while specific embodiments and applications have been illustrated and described, it will be appreciated that the disclosed embodiments are not limited to precisely the exact construction and components disclosed herein. Various modifications, changes, and variations will be apparent to those skilled in the art in the structure, operation and details of the methods and apparatus disclosed herein without departing from the spirit and scope of the appended claims.

당업자라면, 본 발명은 그 사상이나 본질적 특성으로부터 벗어나지 않고 다른 특정한 형태로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 마찬가지로, 모듈, 관리자, 기능, 시스템, 엔진, 층, 특징, 속성, 방법론, 및 기타의 양태들의 특정한 명명 및 구분은 의무적이거나 중요한 것은 아니고, 본 발명이나 그 특징을 구현하는 메커니즘은 상이한 명칭, 구분, 및/또는 포멧을 가질 수 있다. 또한, 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 모듈, 관리자, 기능, 시스템, 엔진, 층, 특징, 속성, 방법론, 및 기타의 양태들은, 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의 조합으로 구현될 수 있다. 물론, 본 발명의 어떤 컴포넌트가 소프트웨어로서 구현되든, 그 컴포넌트는, 스크립트로서, 단독형 프로그램으로서, 더 큰 프로그램의 일부로서, 복수의 별개의 스크립트 및/또는 프로그램으로서, 정적으로 또는 동적으로 링크된 라이브러리로서, 커널 로딩가능한 모듈로서, 장치 드라이버로서, 및/또는 컴퓨터 프로그래밍 분야의 당업자에게 현재 또는 미래에 알려진 모든 기타 임의의 방식으로 구현될 수 있다. 추가로, 본 발명은, 임의의 특정한 프로그래밍 언어로의 구현, 또는 임의의 특정한 운영 체제 또는 환경을 위한 구현으로 어떤 식으로든 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 개시는, 이하의 청구항들에서 개시된 본 발명의 범위의 예시를 위한 것이지, 제한을 위한 것이 아니다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Likewise, the specific naming and distinction of modules, administrators, functions, systems, engines, layers, features, attributes, methodologies, and other aspects is not mandatory or important and the mechanisms implementing the invention or its features are not intended to encompass different names, , ≪ / RTI > and / or format. It will also be appreciated by those skilled in the art that the modules, managers, functions, systems, engines, layers, features, attributes, methodologies and other aspects of the present invention may be implemented in software, hardware, firmware, have. Of course, whatever component of the invention may be implemented as software, the component may be implemented as a script, as a standalone program, as part of a larger program, as a plurality of separate scripts and / or programs, As a library, as a kernel loadable module, as a device driver, and / or in any other manner now known or later known to those skilled in the computer programming arts. Additionally, the present invention is not limited in any way to an implementation in any particular programming language, or an implementation for any particular operating system or environment. Accordingly, the disclosure of the present invention is intended to be illustrative, but not limiting, of the scope of the invention disclosed in the following claims.

바람직한 실시예에서, 본 발명의 전부 또는 일부는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 본 발명을 구현하는 소프트웨어 프로그래밍 코드는 통상적으로, 플래시 드라이브 또는 하드 드라이브 등의 일부 타입의 장기간 지속적 저장 매체로부터 마이크로프로세서에 의해 액세스된다. 소프트웨어 프로그래밍 코드는, 디스켓, 하드 드라이브, CD-ROM 등의 데이터 처리 시스템에서 사용하기 위한 다양한 공지된 매체 중 임의의 것에 구현될 수 있다. 코드는, 이러한 매체 상에서 배포되거나, 한 컴퓨터 시스템의 메모리 또는 스토리지로부터 일부 타입의 네트워크를 통해 다른 컴퓨터 시스템에 의한 사용을 위해 이러한 다른 컴퓨터 시스템에 배포될 수 있다. 대안으로서, 프로그래밍 코드는 장치의 메모리에서 구현되고 내부 버스를 이용하여 마이크로프로세서에 의해 액세스될 수 있다. 메모리에서, 물리적 매체 상에서 소프트웨어 프로그래밍 코드를 구현하거나, 및/또는 네트워크를 통해 소프트웨어 코드를 배포하기 위한 기술 및 방법은 공지되어 있고 여기서는 더 논의되지 않을 것이다.In a preferred embodiment, all or part of the present invention may be implemented in software. Software programming code embodying the present invention is typically accessed by a microprocessor from some type of long-term persistent storage medium, such as a flash drive or a hard drive. The software programming code may be embodied in any of a variety of known media for use in data processing systems, such as diskettes, hard drives, CD-ROMs, and the like. The code may be distributed on such medium or distributed to such other computer system for use by other computer systems over some type of network from memory or storage of one computer system. Alternatively, the programming code may be implemented in the memory of the device and accessed by the microprocessor using the internal bus. In memory, techniques and methods for implementing software programming code on a physical medium and / or distributing software code over a network are well known and will not be discussed further herein.

일반적으로, 프로그램 모듈들은 특정 작업들을 수행하거나 특정 추상 데이터 타입들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 객체들, 컴포넌트들, 데이터 구조들 등을 포함한다. 게다가, 당업자라면, 본 발명이 핸드헬드 장치, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램가능한 가전제품, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 포함한, 다른 컴퓨터 시스템 구성을 이용하여 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 통신 네트워크를 통해 링크된 원격 처리 장치들에 의해 작업들이 수행되는 분산형 컴퓨팅 환경에서도 실시될 수 있다. 분산형 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈들은 국지적 및 원격 메모리 저장 장치에 위치할 수도 있다.Generally, program modules include routines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types. In addition, those skilled in the art will appreciate that the invention may be practiced using other computer system configurations, including hand-held devices, multiprocessor systems, microprocessor-based or programmable consumer electronics, network PCs, minicomputers, I will understand. The invention may also be practiced in distributed computing environments where tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in local and remote memory storage devices.

본 발명을 구현하기 위한 예시적 시스템은, 처리 유닛, 시스템 메모리, 및 시스템 메모리를 포함한 다양한 시스템 컴포넌트들을 처리 유닛에 연결하는 시스템 버스를 포함하는, 종래의 개인용 컴퓨터, 개인용 통신 장치 등의 형태와 같은, 범용 컴퓨팅 장치를 포함한다. 시스템 버스는, 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변장치 버스, 및 다양한 버스 아키텍쳐 중 임의의 것을 이용하는 로컬 버스를 포함하는 수개 타입의 버스 구조들 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리는 일반적으로 판독 전용 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함한다. 기동(start-up) 동안 등에, 개인용 컴퓨터 내의 요소들 사이에서 정보를 전달하는 것을 돕는 기본 루틴을 포함하는 기본 입력/출력 시스템(BIOS)이 ROM에 저장된다. 개인용 컴퓨터는, 하드 디스크로부터의 판독 및 이로의 기록을 위한 하드 디스크 드라이브, 착탈식 자기 디스크로부터의 판독 및 이로의 기록을 위한 자기 디스크 드라이브를 더 포함할 수 있다. 하드 디스크 드라이브 및 자기 디스크 드라이브는, 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스와 자기 디스크 드라이브 인터페이스에 의해 시스템 버스에 접속된다. 드라이브 및 그 연관된 컴퓨터 판독가능한 매체는, 컴퓨터 판독가능한 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 및 개인용 컴퓨터를 위한 기타의 데이터의 비휘발성 저장을 제공한다. 여기서 설명된 예시적 환경은 하드 디스크 및 착탈식 자기 디스크를 채용하고 있지만, 당업자라면, 컴퓨터에 의해 액세스가능한 데이터를 저장할 수 있는 다른 타입의 컴퓨터 판독가능한 매체도 역시 예시적 동작 환경에서 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.Exemplary systems for implementing the present invention may be implemented in the form of a conventional personal computer, personal communication device, etc., including a processing unit, a system memory, and a system bus connecting various system components including the system memory to the processing unit , And a general purpose computing device. The system bus may be any of several types of bus structures including a memory bus or memory controller, a peripheral bus, and a local bus using any of a variety of bus architectures. The system memory generally includes a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM). A basic input / output system (BIOS), containing the basic routines that help to transfer information between elements within the personal computer, such as during start-up, is stored in the ROM. The personal computer may further include a hard disk drive for reading from and writing to the hard disk, a magnetic disk drive for reading from and writing to the removable magnetic disk. The hard disk drive and the magnetic disk drive are connected to the system bus by a hard disk drive interface and a magnetic disk drive interface, respectively. The drives and their associated computer-readable media provide nonvolatile storage of computer-readable instructions, data structures, program modules, and other data for a personal computer. Although the exemplary environment described herein employs hard disks and removable magnetic disks, those skilled in the art will appreciate that other types of computer readable media that can store data accessible by a computer may also be used in the exemplary operating environment I will understand.

여기서 설명된 바와 같은 본 발명의 실시예는 다양한 무선 네트워크 및 그 연관된 통신 장치를 참조하여 구현될 수 있다. 네트워크는 또한, (데이터 저장소에 액세스할 수 있는) 게이트웨이 컴퓨터 또는 애플리케이션 서버 등의, 메인프레임 컴퓨터 또는 서버를 포함할 수 있다. 게이트웨이 컴퓨터는 각 네트워크로의 진입점으로서 역할한다. 게이트웨이는 통신 링크에 의해 또 다른 네트워크에 연결될 수 있다. 게이트웨이는 또한 통신 링크를 이용하여 하나 이상의 장치에 직접 연결될 수 있다. 또한, 게이트웨이는 하나 이상의 장치에 간접 연결될 수 있다. 게이트웨이 컴퓨터는 데이터 저장소 등의 저장 장치에 연결될 수도 있다.Embodiments of the invention as described herein may be implemented with reference to various wireless networks and their associated communication devices. The network may also include a mainframe computer or server, such as a gateway computer or an application server (which can access the data store). The gateway computer acts as an entry point into each network. The gateway may be connected to another network by a communication link. The gateway may also be connected directly to one or more devices using a communication link. In addition, the gateway may be indirectly connected to one or more devices. The gateway computer may be coupled to a storage device, such as a data store.

본 발명의 구현은 또한, 웹 서버로부터 인터넷을 통해 접속되는 하나 이상의 타겟 컴퓨터(장치, 객체)로 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 등의 프로토콜을 이용하여 소프트웨어 설치 팩키지가 다운로드되는 웹 환경에서 실행될 수 있다. 대안으로서, 본 발명의 구현은, 원격 메소드 호출("RMI"; Remote Method Invocation) 또는 CORBA(Common Object Request Broker Architecture) 등의 기술을 이용하여 설치를 위해 소프트웨어 팩키지가 배포되는 (인터넷, 회사 인트라넷 또는 엑스트라넷, 또는 기타 임의의 네트워크를 이용하는) 다른 비-웹 네트워킹 환경에서 실행될 수도 있다. 환경을 위한 구성은 클라이언트/서버 네트워크 뿐만 아니라 다중-계층 환경(multi-tier environment)을 포함한다. 또한, 특정한 설치의 클라이언트와 서버 양쪽 모두가 동일한 물리적 장치에 존재할 수도 있고, 이 경우 네트워크 접속은 요구되지 않는다. (따라서, 질의되는 잠재적 타겟 시스템은 본 발명의 구현이 구현되는 국지적 장치일 수도 있다.)Implementations of the present invention may also be implemented in a web environment where a software installation package is downloaded using a protocol such as Hypertext Transfer Protocol (HTTP) to one or more target computers (devices, objects) connected via the Internet from a web server . Alternatively, implementations of the present invention may be implemented using a technology such as Remote Method Invocation ("RMI") or CORBA (Common Object Request Broker Architecture) An extranet, or any other network). ≪ / RTI > The configuration for the environment includes a multi-tier environment as well as a client / server network. Also, both the client and the server of a particular installation may be on the same physical device, in which case no network connection is required. (Thus, the potential target system being queried may be the local device on which the implementation of the present invention is implemented.)

협력적 공간적 위치파악을 위한 기술과 연계하여 본 발명의 원리가 상기에서 설명되었지만, 상기 설명은 단지 예시일 뿐이고 본 발명의 범위에 대한 제한은 아니라는 점을 명확히 이해할 것이다. 특히, 상기 개시의 교시는 관련 분야의 당업자에게 다른 수정을 암시할 것이라는 것을 알 수 있다. 이러한 수정은, 그 자체로 이미 알려져 있고 여기서 이미 설명된 피쳐들 대신에 또는 이에 추가하여 이용될 수 있는 다른 피쳐들을 수반할 수 있다. 본 출원에서 청구항은 피쳐들의 특정한 조합으로 작성되었지만, 본 개시의 범위는 또한, 임의의 신규한 피쳐 또는 관련 분야의 당업자에게 명백한 명시적으로 또는 묵시적으로 개시된 피쳐들의 임의의 신규한 조합 또는 그 임의의 일반화 또는 수정을, 이러한 것들이 임의의 청구항에 현재 청구된 발명과 동일한 발명에 관한 것이든 아니든 및 본 발명이 직면하는 동일한 기술적 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 완화하든 아니든 간에, 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 출원인은 이러한 피쳐들 및/또는 이러한 피쳐들의 조합에 새로운 청구항을 작성할 권한을 본 출원의 진행 동안 또는 본 출원으로부터 파생된 임의의 다른 출원의 진행 동안에 보유한다.While the principles of the invention have been described above in connection with the description of cooperative spatial location, it will be clearly understood that the above description is illustrative only and is not intended to limit the scope of the invention. In particular, it will be appreciated that the teachings of the disclosure will suggest other modifications to those skilled in the art. Such modifications may involve other features that are known per se and may be used in place of or in addition to the features already described herein. Although the claims in this application are drawn up with specific combinations of features, the scope of the present disclosure also encompasses any novel combination of features, either explicitly or implicitly disclosed to a person skilled in the art of any novel feature or related field, Generalizations, or modifications, whether or not they relate to the same invention as the presently claimed invention in any claim, and whether any or all of the same technical problems that the invention encounters may be mitigated I have to understand. Applicants retain the right to make new claims on these features and / or combinations of these features during the progress of the present application or during the proceeding of any other application derived from this application.

Claims (31)

물체에 의한 거동 결정(behavioral determination) 및 충돌 해결(conflict resolution)을 위한 방법으로서,
하나 이상의 근처 물체의 존재를 식별하는 단계;
상기 하나 이상의 근처 물체를 포함한 환경의 국지적 공간적 인식(local spatial awareness)을 구축(developing)하는 단계 ― 상기 국지적 공간적 인식은 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각의 상대적 범위, 방위 및 움직임을 포함함 ― ;
상기 물체와 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각 사이에 통신 링크를 설정하는 단계 ― 각각의 물체는 각각의 다른 물체와 피어-투-피어 관계형 데이터(peer-to-peer relational data)를 공유함 ― ;
국지적 환경의 상기 국지적 공간적 인식을 상기 물체의 행동의 1차 코스(primary course of action)와 상관시키는 단계;
상기 국지적 공간적 인식과 상기 물체의 행동의 1차 코스 사이에서 하나 이상의 확률론적 충돌을 결정하는 단계; 및
하나 이상의 확률론적 충돌의 결정에 응답하여, 상기 물체의 거동을 수정하는 단계
를 포함하는, 방법.
As a method for behavioral determination and conflict resolution by an object,
Identifying the presence of one or more nearby objects;
Developing a local spatial awareness of the environment including the one or more nearby objects, wherein the local spatial awareness includes a relative range, orientation and motion of each of the one or more nearby objects;
Establishing a communication link between the object and each of the one or more nearby objects, each object sharing peer-to-peer relational data with each other object;
Correlating the local spatial perception of the local environment with a primary course of action of the object;
Determining one or more probabilistic collisions between the local spatial awareness and a first course of action of the object; And
In response to determining one or more probabilistic collisions, modifying the behavior of the object
/ RTI >
제1항에 있어서, 상기 수정하는 단계는, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌을 해결하기 위해 상기 행동의 1차 코스를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the modifying comprises modifying a first course of the behavior to resolve the one or more stochastic conflicts. 제1항에 있어서, 상기 수정하는 단계는, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌을 해결하기 위해 상기 행동의 1차 코스를 행동의 2차 코스(secondary course of action)로 대체하는 단계를 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the modifying comprises replacing the first course of action with a secondary course of action to resolve the one or more stochastic conflicts. 제1항에 있어서, 상기 행동의 1차 코스는 미션 목표와 연관되고, 상기 수정하는 단계는 상기 하나 이상의 확률론적 충돌을 해결하기 위해 상기 미션 목표를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the first course of action is associated with a mission goal, and wherein the modifying comprises modifying the mission objective to resolve the one or more stochastic conflicts. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 미리결정된 프로토콜에 의해 결정되는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the one or more stochastic collisions are determined by a predetermined protocol. 제5항에 있어서, 상기 미리결정된 프로토콜은 물체들 사이에 최소 안전 분리 거리를 유지하는 것을 포함하는, 방법.6. The method of claim 5, wherein the predetermined protocol comprises maintaining a minimum safety isolation distance between objects. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 상기 물체와 하나 이상의 근처 물체 사이의 충돌인, 방법.2. The method of claim 1, wherein the one or more stochastic collisions are collisions between the object and one or more nearby objects. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 상기 물체와 알려진 위험 사이의 충돌인, 방법.2. The method of claim 1, wherein the one or more stochastic collisions are collisions between the object and known risks. 제1항에 있어서, 상기 국지적 공간적 인식은 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각의 범위 기반 추적(range based tracking)을 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the local spatial awareness comprises range based tracking of each of the one or more nearby objects. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 근처 물체의 존재는 초광대역 무선 주파수 식별 태그(ultra wide band radio frequency identification tag)의 상호작용에 의해 결정되는, 방법.2. The method of claim 1, wherein the presence of the at least one nearby object is determined by interaction of an ultra wide band radio frequency identification tag. 제1항에 있어서, 상기 통신 링크를 통해 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각으로부터 상태 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, further comprising receiving status data from each of the one or more nearby objects via the communication link. 제11항에 있어서, 상기 상태 데이터는 물체 식별자(object identification)를 포함하는, 방법.12. The method of claim 11, wherein the status data comprises an object identification. 제12항에 있어서, 상기 구축하는 단계는 상기 식별된 하나 이상의 근처 물체들 각각의 물체 식별자를 근처 물체들의 미리결정된 인증 목록(authorization list)과 상관시키는 단계를 포함하는, 방법.13. The method of claim 12, wherein said constructing comprises correlating an object identifier of each of said identified one or more nearby objects with a predetermined authorization list of nearby objects. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 하나 이상의 근처 물체들의 비인증된 존재(unauthorized presence)를 식별하는 것을 포함하는, 방법.14. The method of claim 13, wherein the one or more probabilistic collisions comprise identifying an unauthorized presence of one or more nearby objects. 제1항에 있어서, 하나 이상의 확률론적 충돌의 결정에 응답하여 사용자 경보 시스템을 개시하는 단계를 포함하는, 방법.2. The method of claim 1, comprising initiating a user alarm system in response to a determination of one or more probabilistic collisions. 물체에 의한 거동 결정 및 충돌 해결을 위한 시스템으로서,
하나 이상의 근처 물체의 존재를 검출하도록 동작가능한 검출 모듈;
상기 검출 모듈에 통신가능하게 연결되고 상기 하나 이상의 근처 물체의 공간적 표현(spatial representation)을 생성하도록 동작가능한 공간적 인식 엔진 ― 상기 공간적 표현은 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각에 관한 상대적 위치 및 병진 정보(relative positional and translational information)를 제공함 ― ;
상기 물체와 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각 사이에 통신 링크를 설정하도록 동작가능한 통신 엔진 ― 각각의 물체는 각각의 다른 물체와 피어-투-피어 위치 및 병진 정보를 공유함 ― ;
상기 공간적 인식 엔진에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 확률론적 충돌을 식별하도록 동작가능한 보호된 움직임 모듈(guarded motion module); 및
상기 보호된 움직임 모듈에 통신가능하게 연결되고 상기 하나 이상의 확률론적 충돌의 식별에 응답하여 물체 거동을 수정하도록 동작가능한 거동 엔진
을 포함하는, 시스템.
A system for determining behavior by an object and resolving conflicts,
A detection module operable to detect the presence of one or more nearby objects;
A spatial recognition engine communicatively coupled to the detection module and operable to generate a spatial representation of the one or more nearby objects, the spatial representation comprising relative position and translation information for each of the one or more nearby objects, positional and translational information;
A communication engine operable to establish a communication link between the object and each of the one or more nearby objects, each object sharing peer-to-peer location and translation information with respective other objects;
A guarded motion module communicatively coupled to the spatial recognition engine and operable to identify one or more probabilistic collisions; And
A behavioral engine communicatively coupled to the protected motion module and operable to modify object behavior in response to the identification of the one or more stochastic collisions;
. ≪ / RTI >
제16항에 있어서, 상기 검출 모듈은 활성 범위결정 자원(active ranging resource)으로부터 위치 정보를 수신하는, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the detection module receives location information from an active ranging resource. 제16항에 있어서, 상기 검출 모듈은 상기 하나 이상의 근처 물체들로부터 집합적 위치 정보(collective positional information)를 수신하는, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the detection module receives collective positional information from the one or more nearby objects. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 상기 물체와 상기 검출된 하나 이상의 근처 물체들 사이에 존재하는, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the one or more stochastic collisions are between the object and the detected one or more nearby objects. 제16항에 있어서, 상기 보호된 움직임 모듈은 하나 이상의 미리결정된 프로토콜을 포함하는, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the protected motion module comprises one or more predetermined protocols. 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 미리결정된 프로토콜은 물체들 사이에 최소 분리를 유지하는 것을 포함하는, 시스템.18. The system of claim 17, wherein the at least one predetermined protocol comprises maintaining a minimum separation between objects. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 상기 물체와 상기 하나 이상의 근처 물체들 사이의 충돌인, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the one or more stochastic collisions are collisions between the object and the one or more nearby objects. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 상기 물체와 알려진 위험 사이의 충돌인, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the one or more stochastic collisions are collisions between the object and known risks. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 확률론적 충돌은 상기 공간적 표현에서의 비인증된 물체의 검출인, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the one or more stochastic collisions are detection of an unauthorized object in the spatial representation. 제16항에 있어서, 상기 거동은 미션 목표를 달성하는 행동의 1차 코스인, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the behavior is a first course of action to achieve a mission goal. 제16항에 있어서, 상기 거동 엔진은 상기 물체와 상기 하나 이상의 근처 물체들 중 적어도 하나의 집합적 미션 목표를 수정하는, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the behavior engine modifies an aggregate mission target of at least one of the object and the one or more nearby objects. 제16항에 있어서, 상기 공간적 표현은 물체 중심적인, 시스템.17. The system of claim 16, wherein the spatial representation is object centric. 충돌 식별 및 해결을 위한 시스템으로서,
각각이 하나 이상의 근처 물체의 존재를 검출하도록 동작가능한 복수의 검출 모듈 ― 상기 복수의 검출 모듈들 각각은 상기 하나 이상의 근처 물체로부터 피어-투-피어 상태 및 위치 정보를 수신하도록 동작가능한 수신기를 포함함 ― ;
상기 복수의 검출 모듈들 각각에 통신가능하게 연결되고 상기 하나 이상의 근처 물체의 공간적 표현을 생성하도록 동작가능한 공간적 인식 엔진 ― 상기 공간적 표현은 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각에 관한 상대적 위치 및 병진 정보를 제공함 ― ;
상기 공간적 인식 엔진에 연결되고, 상대적 위치 및 병진 정보를 수신된 상태 정보와 상관시키도록 동작가능한 상관 엔진;
상기 공간적 인식 엔진과 상기 상관 엔진에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 충돌을 식별하도록 동작가능한 보호된 움직임 모듈; 및
상기 보호된 움직임 모듈에 통신가능하게 연결되고, 하나 이상의 충돌의 식별에 응답하여 거동을 수정하도록 동작가능한 거동 엔진
을 포함하는, 시스템.
A system for conflict identification and resolution,
A plurality of detection modules, each of which is operable to detect the presence of one or more nearby objects, each of the plurality of detection modules including a receiver operable to receive the peer-to-peer status and location information from the one or more nearby objects -;
A spatial recognition engine communicatively coupled to each of the plurality of detection modules and operable to generate a spatial representation of the one or more nearby objects, the spatial representation providing relative position and translation information for each of the one or more nearby objects -;
A correlation engine coupled to the spatial cognitive engine and operable to correlate relative position and translation information with received state information;
A protected motion module communicatively coupled to the spatial recognition engine and the correlation engine, the protected motion module being operable to identify one or more conflicts; And
A behavioral engine communicatively coupled to the protected motion module and operable to modify behavior in response to the identification of the one or more impacts;
. ≪ / RTI >
제28항에 있어서, 상기 복수의 검출 모듈들 각각은 상기 하나 이상의 근처 물체들 각각까지의 범위 정보를 독립적으로 수집하도록 동작가능한, 시스템.29. The system of claim 28, wherein each of the plurality of detection modules is operable to independently collect range information to each of the one or more nearby objects. 제28항에 있어서, 상기 상태 정보는 식별 데이터를 포함하는, 시스템.29. The system of claim 28, wherein the status information comprises identification data. 제28항에 있어서, 상기 하나 이상의 충돌은 상기 복수의 검출 모듈에 의해 검출된 물체들과 수신된 상태 정보 사이의 비-상관(non-correlation)을 포함하는, 시스템.29. The system of claim 28, wherein the one or more collisions comprise a non-correlation between objects detected by the plurality of detection modules and received state information.
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